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WO2008125191A1 - Leuchtmittel - Google Patents

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WO2008125191A1
WO2008125191A1 PCT/EP2008/002402 EP2008002402W WO2008125191A1 WO 2008125191 A1 WO2008125191 A1 WO 2008125191A1 EP 2008002402 W EP2008002402 W EP 2008002402W WO 2008125191 A1 WO2008125191 A1 WO 2008125191A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
lamp according
cooling
cooling structure
convection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/002402
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Diamantidis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NOCTRON SOPARFI SA
Original Assignee
NOCTRON SOPARFI SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NOCTRON SOPARFI SA filed Critical NOCTRON SOPARFI SA
Priority to CN200880011858A priority Critical patent/CN101680605A/zh
Publication of WO2008125191A1 publication Critical patent/WO2008125191A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
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    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/75—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with fins or blades having different shapes, thicknesses or spacing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
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    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting means according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is therefore to provide a lighting means of the type mentioned, in which a reliable heat dissipation from the semiconductor light-emitting chip or from the piston is ensured.
  • a convection cooling structure absorbs the heat generated by the semiconductor light-emitting chip and leads it outward. Initially, the convection cooling structure itself is heated. This heat is transferred to the environment, mostly air, the convection cooling structure. The air so heated then flows upwardly away from the convection cooling structure, with cooler ambient air flowing in, resulting in uniform heat transfer from the convection cooling structure to the environment.
  • At least one cooling rib is designed as indicated in claims 4 and 5, respectively.
  • At least one cooling rib extends as described in claim 6.
  • a uniform outer contour of the convection cooling structure which is advantageous for many applications, is achieved if this is designed as specified in claim 7.
  • the light can be adapted in shape individually to a particular environment of use.
  • cooling fins have a radial extent related to the piston axis of the piston, as specified in claim 10.
  • cooling fins have a thickness, as found in claim 12.
  • cooling rib is produced from a material named in claim 13, such a cooling rib serves also as a light guide, whereby the emission characteristic of the light source can be embossed.
  • the lighting effect of the light source can be adjusted in addition.
  • the wavelength of the light emitted from the semiconductor light-emitting chip does not coincide with a desired wavelength, this can be adjusted by the measure according to claim 17.
  • Phosphor particles absorb radiation impinging on them and emit radiation at least at a different wavelength. With a suitable choice of phosphor particles or phosphor particle mixtures, therefore, the radiation emitted by the semiconductor light-emitting chip can be converted into radiation with a different spectrum.
  • the measure according to claim 21 ensures that the light source can work together with standardized sockets.
  • FIG. 1 shows a side view of a lamp with a piston, which carries a convection cooling structure
  • Figure 2 is a top view of the lamp of Figure 1;
  • Figure 3 is a section through the lamp of Figure 2 along the section line III-III;
  • Figure 4 is a section corresponding to Figure 3 through a lamp with a modified convection cooling structure
  • FIG. 5 shows a section corresponding to FIG
  • FIG. 6 shows a section corresponding to FIG
  • FIG. 7 shows a section corresponding to FIG. 3 of a luminaire with a further modified convection cooling structure
  • FIG. 8 shows a section of a luminaire corresponding to FIG. 3 with yet another modified one
  • FIG. 9 shows a section corresponding to FIG
  • Luminaire comprises two semiconductor light-emitting chips
  • Figure 10 is a side view of a lamp with another embodiment of a convection cooling structure;
  • Figure 11 is a top view of the lamp of Figure 10;
  • FIG. 12 shows a view corresponding to FIG. 11 of a luminaire with a further modified convection cooling structure
  • Figure 13 is a side view of a lamp with yet another modified convection cooling structure.
  • Figures 1 to 3 show a lamp 10 with a terminal socket 12, which is shown as a standard Edison screw base.
  • a terminal socket 12 which is shown as a standard Edison screw base.
  • Other standardized connection sockets such as a bayonet base, a plug-in base, a glass squeeze base or the like can also be provided.
  • connection base 12 carries a piston 14 designed as a hollow circular cylinder made of a light-transmitting material, such as an epoxy resin or glass, which has a peripheral wall 16 and an end wall 18. At its end adjacent to the terminal base 12, the piston 14 is open.
  • the piston axis 20 of the piston 14 is shown in dashed lines in Figure 1.
  • the peripheral wall 16 and the end wall 18 of the piston 14 together with the connection base 12 define an interior 22 in the piston 14.
  • a first supply line 24 and a second supply line 26 run in the interior 22 of the piston 14, which regions extend in the interior of the terminal base 12 which is not recognizable, and with a reference number marked and in itself known external connection areas of the connection socket 12 are electrically connected.
  • the supply lines 24 and 26 contact a semiconductor light-emitting chip 28.
  • the latter has a first contact surface 30 and a second contact surface 32, which are respectively connected to the first supply line 24 and the second supply line 26 of the light 10 ,
  • the semiconductor light-emitting chip 28 may comprise, for example, an n-type layer of n-GaN or also n-InGaN and a p-type layer of a III-V semiconductor material such as p-GaN, as is known per se. Between such an n-type and such a p-type
  • MQW is the abbreviation for "Multiple Quantum Well”.
  • An MQW material is a superlattice which has an electronic band structure altered according to the superlattice structure and accordingly emits light at other wavelengths. The choice of the MQW layer can influence the spectrum of the radiation emitted by the p-n semiconductor light-emitting chip 28.
  • the interior 22 of the piston 14 is filled with a heat-conducting liquid in the form of silicone oil 34, which is indicated in the figures in the form of circles.
  • silicone oil 34 heat generated by the semiconductor light-emitting chip 28 is dissipated to the peripheral wall 16 of the piston 14 and, moreover, to a convection cooling structure 36 connected to the outside of the bulb wall 16, which will be discussed in more detail below.
  • the p-GaN / n-InGaN semiconductor light emitting chip 28 irradiates ultraviolet light and blue when a voltage is applied Light in a wavelength range from 420 nm to 480 nm.
  • phosphor particles 38 are homogeneously distributed in the silicone oil 34 and are made of transparent solid state materials comprising color centers.
  • three types of phosphor particles 38 are used, which partially absorb the ultraviolet and blue light and emit themselves in yellow and red. If desired, you can also add phosphor particles that emit in the blue.
  • the phosphor particles 38 are indicated in the figures as circles which are smaller than those circles which represent the silicone oil 34.
  • the phosphor particles may also be applied to the inner wall of the piston 14.
  • the convection cooling structure 36 acts as a passive heat sink and comprises in that shown in Figures 1 to 3
  • Embodiment a plurality of spaced-apart cooling fins, which each carry the reference numeral 40 and additionally a lowercase letter.
  • the cooling ribs 40 have a central through-bore 42, wherein the through-bore 42a of the cooling rib 40a can be seen in FIG.
  • the cooling fins 40 are formed as annular disks, wherein in the respective through hole 42 of a cooling fin 40 of the piston 14 of the lamp 10 extends.
  • Whose peripheral wall 16 may be integrally connected to the respective cooling fins 40. However, it can also be glued to the respective cooling fins 40 by means of a thermally conductive adhesive.
  • the radial extent of the cooling ribs 40 which is related to the piston axis 20 of the piston 14, is shown in FIGS 3 for all cooling fins 40 the same size, so that the convection cooling structure 36 follows in its clear outer contour of a circular cylinder.
  • the radial extent of the cooling ribs 40 relative to the piston axis 20 of the piston 14 becomes larger in the direction of the piston axis 20 onto the connection base 12.
  • the clear outer contour of the convection cooling structure 36 of Figure 6 corresponds to a cone. In the direction from the piston 14 to the connection base 12, the radial extent of the cooling rib 40 closer to the connection base 12 is greater than the corresponding extension of the immediately adjacent cooling fin 40, which, however, extends farther from the connection base 12 away; For example, see the cooling fins 4Oe and 40f in FIG. 6.
  • the cooling fins 40 are not located substantially along the complete longitudinal extent, as in the exemplary embodiments of the convection cooling structure 36 shown in FIGS. 1 to 6. kung of the piston 14, but only over a portion of the same.
  • this region of the piston 14, which carries the cooling ribs 40 adjoins the connection base 12.
  • the region of the piston 14 with cooling fins 40 in the exemplary embodiment of the convection cooling structure 36 according to FIG. 8 is adjacent to the end wall 18 of the piston 14.
  • FIG. 9 shows a modified luminaire 10, in which two semiconductor luminescent chips 28, 28 'are provided, which are connected in series.
  • more than two semiconductor light-emitting chips 28, 28 ' may be provided in the interior 22 of the piston 14.
  • the cooling fins 40 are each arranged at an angle of 90 ° to the piston axis 22 of the piston 14.
  • FIGS. 10, 11, 12 and 13 show luminaires 10, which in each case only differ from the luminaires 10 in FIGS. 1 to 9 in that they each carry a modified convection cooling structure 44.
  • components corresponding to components in FIGS. 1 to 9 bear the same reference numerals as in FIGS. 1 to 9.
  • Figure 10 shows a convection cooling structure 44, wherein cooling fins 46 parallel to the piston axis 20 of the piston 14 in the Are arranged so that the cooling fins 46 radially project from the peripheral wall 16 of the piston 14 and each extending in a plane in which the piston axis 20 of the piston 14 is located.
  • These cooling fins 46 are not formed as circular ring disks, but as viewed from above star-shaped cooling plates.
  • the cooling fins 46 are also continuously provided with a lowercase letter.
  • the star-shaped arrangement of the cooling fins 46 can be clearly seen in the plan view of FIG. 11.
  • the radial extension of the cooling fins 46 relative to the piston axis 20 of the piston 14 is the same.
  • the radial extent of a plurality of cooling fins 46, which is related to the piston axis 20 of the piston 14 can also vary in size for the convection cooling structure 44.
  • FIG. 13 shows a further modification of the convection cooling structure 44.
  • the outer edge of each cooling rib 46 extends obliquely to the piston axis 20 of the piston 14.
  • the radial extension of the cooling fins relative to the piston axis 20 of the piston 14 is between 5.0 mm and 500.0 mm, preferably between 10.0 mm and 250.0 mm, preferably between 100.0 mm and 200.0 mm, especially preferably 150.0 mm. It is understood that the diameter of the piston 14 must be adapted to the selected radial extent of the cooling fins 40 and 46, respectively.
  • cooling structures 36 and 44 are each provided between 2 and 100, preferably 20 cooling fins. In the figures, for the sake of clarity, only a few cooling fins 40 and 46 are shown.
  • the cooling fins 40 and 46 are in the convection cooling structures 36 and 44 between 0.5 mm and 5.0 mm, preferably between 1.0 mm and 3.0 mm, more preferably 2.0 mm thick.
  • the cooling fins 40 and 46 are made of a translucent material, in particular of an epoxy resin or of glass. As a result, the cooling fins 40 and 46 act not only as cooling fins, but also as optical fibers, as a result of which a particular luminous characteristic can be given to the respective luminaire 10. This can be additionally done be reinforced that the cooling fins 40 of the convection cooling structure 36 and the cooling fins 46 of the convection cooling structure 44 have a reflection surface.
  • the first and second supply lines 24 and 26 are made of copper or aluminum.
  • the first supply ⁇ line 24 forms a first electrode, and has an internal diameter of 1.0 mm to 3.0 mm, particularly of 2.0 mm.
  • the first supply line 24 is shown in Figures 1 to 13 with a rectangular cross section; However, it can also be used a supply line 24 with a round cross-section.
  • the second supply line 26 correspondingly forms a second electrode, but is smaller in its clear diameter with respect to the first supply line 24. Their diameter is only between 0.1 mm and 1, 0 mm.

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Abstract

Es ist ein Leuchtmittel (10) mit einem Kolben (14) angegeben. Der Kolben (14) hat eine Kolbenachse (20) und eine Kolbenwand (16) aus lichtdurchlässigem Material, die wenigstens teilweise einen Innenraum (22) des Kolbens (14) begrenzt. Ein erstes Kontaktelement (24) und ein zweites Kontaktelement (26) sind mit Spannung beaufschlagbar und im Innenraum (22) des Kolbens (14) angeordnet. Wenigstens ein Halbleiter-Leuchtchip (28, 28'), welcher bei Spannungsbeaufschlagung Licht emittiert, ist mit dem ersten und dem zweiten Kontakt element (24, 26) verbunden. Die Kolbenwand (16) ist außen wärmeleitend mit einer Konvektions-Kühlstruktur (36, 44) verbunden.

Description

Leuchtmittel
Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel gemäß dem Oberbe- griff des Anspruches 1.
Im Betrieb von derartigen Leuchtmitteln erwärmt sich der Halbleiter-Leuchtchip, weshalb Wärme von diesem abgeführt werden muss, um die Gefahr einer Überhitzung mit der mögli- chen Folge einer völligen Zerstörung des Leuchtmittels zu vermindern .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Leuchtmittel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine sichere Wärmeabfuhr von dem Halbleiter-Leuchtchip bzw. von dem Kolben gewährleistet ist .
Dies wird bei einem Leuchtmittel der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Kolbenwand außen wärmeleitend mit einer Konvektions-Kühlstruktur verbunden ist.
Eine Konvektions-Kühlstruktur nimmt die von dem Halbleiter- Leuchtchip erzeugte Wärme auf und führt diese nach außen ab. Dabei wird zunächst die Konvektions-Kühlstruktur selber er- wärmt. Diese Wärme wird auf die Umgebung, meist Luft, der Konvektions-Kühlstruktur übertragen. Die so erwärmte Luft strömt dann nach oben von der Konvektions-Kühlstruktur ab, wobei kühlere Umgebungsluft nachströmt, was zu einer gleichmäßigen Wärmeübertragung von der Konvektions-Kühlstruktur zur Umgebung führt .
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben . Die Ausbildung der Konvektions-Kühlstruktur gemäß Anspruch 2 und 3 ermöglicht eine große Oberfläche der Konvektions- Kühlstruktur, wodurch die Wärmeübertragung an die Umgebung verbessert ist.
Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens eine Kühlrippe wie in den Ansprüchen 4 bzw. 5 angegeben ausgebildet ist.
Abhängig vom Einsatzort des Leuchtmittels kann es von Vor- teil sein, wenn wenigstens eine Kühlrippe wie in Anspruch 6 beschrieben verläuft .
Eine für viele Anwendungen vorteilhafte gleichmäßige Außenkontur der Konvektions-Kühlstruktur wird erreicht, wenn die- se wie in Anspruch 7 angegeben ausgebildet ist .
Durch die alternative Ausbildung der Konvektions- Kühlstruktur gemäß Anspruch 8 kann die Leuchte in ihrer Form individuell an eine bestimmte Einsatzumgebung angepasst wer- den .
Es ist günstig, wenn die Kühlrippen eine auf die Kolbenachse des Kolbens bezogene radiale Erstreckung haben, wie sie in Anspruch 10 angegeben ist.
Um eine möglichst große Oberfläche für eine zufrieden stellende Wärmeübertragung durch die Konvektions-Kühlstruktur zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn diese eine in Anspruch 11 angegebene Anzahl von Kühlrippen urafasst .
Dabei ist es günstig, wenn die Kühlrippen eine Dicke aufweisen, wie es sich in Anspruch 12 findet.
Wenn wenigstens eine Kühlrippe aus einem in Anspruch 13 ge- nannten Material gefertigt ist, dient eine solche Kühlrippe auch als Lichtleiter, wodurch die AbstrahlCharakteristik des Leuchtmittels geprägt werden kann. Durch die Maßnahme nach Anspruch 14 kann die Leuchtwirkung des Leuchtmittels ergänzend angepasst werden.
Durch die Maßnahme nach den Ansprüchen 15 und 16 wird eine gute Wärmeabfuhr von dem Halbleiter-Leuchtchip durch den Innenraum des Leuchtmittels nach außen zur Konvektions- Kühlstruktur erreicht .
Wenn die Wellenlänge des von dem Halbleiter-Leuchtchip emittierten Lichts nicht mit einer gewünschten Wellenlänge übereinstimmt, so kann diese durch die Maßnahme nach Anspruch 17 eingestellt werden. Phosphorpartikel absorbieren auf sie treffende Strahlung und emittieren Strahlung mindestens in einer anderen Wellenlänge . Bei einer geeigneten Wahl von Phosphorpartikeln bzw. Phorphorpartikel-Mischungen kann also die von dem Halbleiter-Leuchtchip emittierte Strahlung in eine Strahlung mit anderem Spektrum umgewandelt werden.
Durch die Maßnahme nach Anspruch 18 kann eine homogene Verteilung der Phosphorpartikel auf einfache Weise gewährleistet werden. Durch die Maßnahmen der Ansprüche 19 und 20 wird ergänzend eine Wärmeabfuhr von dem Halbleiter- Leuchtchip über das erste Kontaktelement sicher gewährleistet.
Die Maßnahme nach Anspruch 21 stellt sicher, dass das Leuchtmittel mit standardisierten Fassungen zusammenarbeiten kann .
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht einer Leuchte mit einem Kolben, welcher eine Konvektions-Kühlstruktur trägt;
Figur 2 eine Ansicht von oben auf die Leuchte von Figur 1;
Figur 3 einen Schnitt durch die Leuchte von Figur 2 entlang der dortigen Schnittlinie III-III;
Figur 4 einen der Figur 3 entsprechenden Schnitt durch eine Leuchte mit einer abgewandelten Konvektions- Kühlstruktur;
Figur 5 einen der Figur 3 entsprechenden Schnitt einer
Leuchte mit einer weiteren abgewandelten
Konvektions-Kühlstruktur;
Figur 6 einen der Figur 3 entsprechenden Schnitt einer
Leuchte mit noch einer weiteren abgewandelten
Konvektions-Kühlstruktur;
Figur 7 einen der Figur 3 entsprechenden Schnitt einer Leuchte mit einer weiteren abgewandelten Konvektions-Kühlstruktur;
Figur 8 einen der Figur 3 entsprechenden Schnitt einer Leuchte mit noch einer weiteren abgewandelten
Konvektions-Kühlstruktur;
Figur 9 einen der Figur 3 entsprechenden Schnitt einer
Leuchte mit einer Konvektions-Kühlstruktur, die derjenigen von Figur 5 entspricht, wobei die
Leuchte zwei Halbleiter-Leuchtchips umfasst;
Figur 10 eine Seitenansicht einer Leuchte mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Konvektions- Kühlstruktur; Figur 11 eine Ansicht von oben auf die Leuchte von Figur 10;
Figur 12 eine der Figur 11 entsprechende Ansicht auf eine Leuchte mit einer weiteren abgewandelten Konvektions-Kühlstruktur,- und
Figur 13 eine Seitenansicht auf eine Leuchte mit noch einer weiteren abgewandelten Konvektions-Kühlstruktur.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Leuchte 10 mit einem Anschlusssockel 12, welcher als standardisierter Edison- Schraubsockel gezeigt ist . Auch andere standardisierte An- schlusssockel, wie ein Bajonettsockel, ein Stecksockel, ein Glasquetschsockel oder dergleichen können vorgesehen sein.
Der Anschlusssockel 12 trägt einen als Hohl-Kreiszylinder ausgebildeten Kolben 14 aus einem lichtdurchlässigen Materi- al, wie beispielsweise einem Epoxidharz oder Glas, welcher eine Umfangswand 16 und eine Stirnwand 18 aufweist. An seinem dem Anschlusssockel 12 benachbarten Ende ist der Kolben 14 offen. Die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt. Die Umfangswand 16 und die Stirn- wand 18 des Kolbens 14 begrenzen zusammen mit dem Anschlusssockel 12 einen Innenraum 22 im Kolben 14.
Wie insbesondere in dem Schnitt von Figur 3 zu erkennen ist, verlaufen im Innenraum 22 des Kolbens 14 eine erste Versor- gungsleitung 24 sowie eine zweite Versorgungsleitung 26, welche bereichsweise im nicht zu erkennenden Inneren des Anschlusssockels 12 verlaufen und mit hier nicht eigens mit einem Bezugszeichen gekennzeichneten und an und für sich bekannten äußeren Anschlussbereichen des Anschluss- sockels 12 elektrisch leitend verbunden sind.
Die Versorgungsleitungen 24 und 26 kontaktieren im Innenraum 22 des Kolbens 14 einen Halbleiter-Leuchtchip 28. Dazu weist dieser eine erste Kontaktfläche 30 und eine zweite Kontaktfläche 32 auf, welche jeweils mit der ersten Versorgungsleitung 24 bzw. der zweiten Versorgungsleitung 26 der Leuchte 10 verbunden sind.
Der Halbleiter-Leuchtchip 28 kann beispielsweise eine n- leitende Schicht aus n-GaN oder auch n-InGaN sowie eine p- leitende Schicht aus einem III-V-Halbleitermaterial wie p- GaN umfassen, wie es an und für sich bekannt ist. Zwischen einer solchen n-leitenden und einer solchen p-leitenden
Schicht kann eine MQW-Schicht angeordnet sein. MQW ist die Abkürzung für "Multiple Quantum Well". Ein MQW-Material stellt ein Übergitter dar, welches eine gemäß der Übergitter-Struktur veränderte elektronische Bandstruktur aufweist und entsprechend bei anderen Wellenlängen Licht emittiert. Über die Wahl der MQW-Schicht lässt sich das Spektrum der von dem p-n-Halbleiter-Leuchtchip 28 abgegebenen Strahlung beeinflussen.
Der Innenraum 22 des Kolbens 14 ist mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit in Form von Silikonöl 34 gefüllt, welches in den Figuren in Form von Kreisen angedeutet ist. Durch das Silikonöl 34 wird von dem Halbleiter-Leuchtchip 28 erzeugte Wärme zur Umfangswand 16 des Kolbens 14 und darüber zu einer außen wärmeleitend mit der Kolbenwand 16 verbundenen Konvek- tions-Kühlstruktur 36 abgeführt, auf welche noch näher eingegangen wird.
Der Halbleiter-Leuchtchip 28 aus p-GaN/n-InGaN strahlt bei Anlegen einer Spannung ultraviolettes Licht sowie blaues Licht in einem Wellenlängenbereich von 420 nm bis 480 nm ab. Um mit diesem Halbleiter-Leuchtchip 28 eine Leuchte 10 zu erhalten, welche Weißlicht emittiert, sind im Silikonöl 34 Phosphorpartikel 38 homogen verteilt, die aus Farbzentren aufweisenden transparenten Festkörpermaterialien hergestellt sind. Um das von dem Halbleiter-Leuchtchip 28 emittierte ultraviolette und blaue Licht in Weißlicht umzuwandeln, werden drei Arten Phosphorpartikel 38 verwendet, die das ultraviolette und blaue Licht teilweise absorbieren und selber im Gelben und Roten emittieren. Falls gewünscht, kann man zusätzlich noch Phosphorpartikel zumischen, die im Blauen emittieren. Die Phosphorpartikel 38 sind in den Figuren als Kreise angedeutet, die kleiner sind als diejenigen Kreise, welche für das Silikonöl 34 stehen.
Alternativ können die Phosphorpartikel auch auf die Innenwand des Kolbens 14 aufgetragen sein.
Die Konvektions-KühlStruktur 36 wirkt als passiver Kühlkör- per und umfasst bei dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel mehrere voneinander beabstandet angeordnete Kühlrippen, welche jeweils das Bezugszeichen 40 und zusätzlich fortlaufend einen Kleinbuchstaben tragen. Die Kühlrippen 40 weisen eine zentrale Durchgangsbohrung 42 auf, wo- bei in Figur 2 die Durchgangsbohrung 42a der Kühlrippe 40a zu erkennen ist. Die Kühlrippen 40 sind als Kreisringscheiben ausgebildet, wobei in der jeweiligen Durchgangsbohrung 42 einer Kühlrippe 40 der Kolben 14 der Leuchte 10 verläuft. Dessen Umfangswand 16 kann einstückig mit den jeweiligen Kühlrippen 40 verbunden sein. Sie kann jedoch auch mit den jeweiligen Kühlrippen 40 mittels eines wärmeleitenden Klebstoffes verklebt sein.
Die auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 bezogene radiale Erstreckung der Kühlrippen 40 ist beim in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel für alle Kühlrippen 40 gleich groß, so dass die Konvektions-Kühlstruktur 36 in ihrer lichten Außenkontur einem Kreiszylinder folgt.
In den Figuren 4, 5, 6, 7 und 8 sind Leuchten 10 gezeigt, welche sich jeweils nur darin unterscheiden, dass sie je¬ weils eine abgewandelte Konvektions-Kühlstruktur 36 tragen. In den Figuren 4, 5, 6, 7 und 8 tragen Komponenten, welche Komponenten in den Figuren 1 bis 3 entsprechen, dieselben Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 3.
Bei den in den Figuren 4 und 5 gezeigten abgewandelten Konvektions-Kühlstrukturen 36 ist die jeweilige auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 bezogene radiale Erstreckung mehre- rer Kühlrippen 40 unterschiedlich groß.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Konvektions-Kühlstruktur 36 der in Figur 6 gezeigten Leuchte 10 wird die auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 bezogene radiale Erstreckung der Kühlrippen 40 in der Richtung der Kolbenachse 20 auf den Anschlusssockel 12 zu größer. Die lichte Außenkontur der Konvektions-Kühlstruktur 36 nach Figur 6 entspricht einem Kegel. In Richtung vom Kolben 14 auf den Anschlusssockel 12 betrachtet ist die auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 be- zogene radiale Erstreckung der dem Anschlusssockel 12 näher liegenden Kühlrippe 40 also größer als die entsprechende Erstreckung der unmittelbar benachbarten Kühlrippe 40, die jedoch weiter von dem Anschlusssockel 12 entfernt liegt; siehe beispielsweise die Kühlrippen 4Oe und 40f in Figur 6.
Bei den in den Figuren 7 und 8 gezeigten beiden weiteren Ausführungsbeispielen der Konvektions-Kühlstruktur 36 sind die Kühlrippen 40 nicht wie bei den in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen der Konvektions-Kühlstruktur 36 im wesentlichen entlang der vollständigen Längserstrek- kung des Kolbens 14 angeordnet, sondern lediglich über einen Teilbereich desselben. Beim Ausführungsbeispiel der Konvek- tions-Kühlstruktur 36 nach Figur 7 ist dieser Bereich des Kolbens 14, welcher die Kühlrippen 40 trägt, dem Anschluss- sockel 12 benachbart. Dem gegenüber ist der Bereich des Kolbens 14 mit Kühlrippen 40 beim Ausführungsbeispiel der Kon- vektions-Kühlstruktur 36 nach Figur 8 benachbart zur Stirnwand 18 des Kolbens 14.
Figur 9 zeigt eine abgewandelte Leuchte 10, bei welcher zwei Halbleiter-Leuchtchips 28, 28' vorgesehen sind, die in Reihe geschaltet sind. In einer weiteren Abwandlung können auch mehr als zwei Halbleiter-Leuchtchips 28, 28' im Innenraum 22 des Kolbens 14 vorgesehen sein. Auch eine Parallelschaltung von mehreren Halbleiter-Leuchtchips 28, 28' kommt in Betracht .
Bei den verschiedenen in den Figuren 1 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispielen der Konvektions-Kühlstruktur 36 sind die Kühlrippen 40 jeweils in einem Winkel von 90° zur Kolbenachse 22 des Kolbens 14 angeordnet.
In den Figuren 10, 11, 12 und 13 sind Leuchten 10 gezeigt, welche sich von den Leuchten 10 in den Figuren 1 bis 9 je- weils nur darin unterscheiden, dass sie jeweils eine abgewandelte Konvektions-Kühlstruktur 44 tragen. In den Figuren 10, 11, 12 und 13 tragen Komponenten, welche Komponenten in den Figuren 1 bis 9 entsprechen, dieselben Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 9.
Neben der nicht dargestellten Möglichkeit, die Kühlrippen 40 in einem Winkel größer als 0° und kleiner als 90° , also schräg zur Kolbenachse 20 des Kolbens 14 anzuordnen, zeigt Figur 10 eine Konvektions-Kühlstruktur 44, bei welcher Kühl- rippen 46 parallel zur Kolbenachse 20 des Kolbens 14 in dem Sinne angeordnet sind, dass die Kühlrippen 46 von der Um- fangswand 16 des Kolbens 14 radial vorstehen und jeweils in einer Ebene verlaufen, in welcher die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 liegt. Diese Kühlrippen 46 sind nicht als Kreis- ringscheiben ausgebildet, sondern als von oben betrachtet sternförmig angeordnete Kühlplatten. Die Kühlrippen 46 sind darüber hinaus fortlaufend mit einem Kleinbuchstaben versehen.
Die sternförmige Anordnung der Kühlrippen 46 ist in der Aufsicht von Figur 11 gut zu erkennen. Bei der in den Figuren 10 und 11 gezeigten Konvektions-Kühlstruktur 44 ist die auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 bezogene radiale Erstrek- kung der Kühlrippen 46 gleich groß. Wie bei den in den Figu- ren 4 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispielen der Konvektions- Kühlstruktur 36 kann jedoch auch bei der Konvektions- Kühlstruktur 44 die auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 bezogene radiale Erstreckung mehrerer Kühlrippen 46 unterschiedlich groß sein.
Dies ist beim Ausführungsbeispiel der Konvektions- Kühlstruktur 44 gemäß Figur 12 durch gestrichelte radial außenliegende Endbereiche 46' angedeutet. Darüber hinaus ist dort zu erkennen, dass auch mehr Kühlrippen 46 als in den Figuren 10 und 11 gezeigt vorgesehen sein können. Dies ist durch weitere, gestrichelt dargestellte Kühlrippen angedeu¬ tet, welche jedoch nicht eigens mit einem Bezugszeichen versehen wurden.
Bei den Ausführungsbeispielen der Konvektions-Kühlstruktur
44 gemäß den Figuren 10 bis 12 verläuft der radial außenliegende Rand der Kühlrippen 46 jeweils parallel zur Kolbenachse 20 des Kolbens 14. In Figur 13 ist eine weitere Abwandlung der Konvektions- Kühlstruktur 44 gezeigt. Dort wird die auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 bezogene radiale Erstreckung mehrerer in Umfangsrichtung des Kolbens 14 aufeinanderfolgender Kühlrip- pen 46 in der Richtung der Kolbenachse 20 des Kolbens 14 auf den Anschlusssockel 12 zu größer. Anders ausgedrückt, verläuft der Außenrand jeder Kühlrippe 46 schräg zur Kolbenachse 20 des Kolbens 14.
Die nachstehenden Erläuterungen gelten für alle in den Figuren 1 bis 13 gezeigten Ausführungsbeispiele gleichermaßen.
Die auf die Kolbenachse 20 des Kolbens 14 bezogene radiale Erstreckung der Kühlrippen beträgt zwischen 5 , 0 mm und 500,0 mm, bevorzugt zwischen 10,0 mm und 250,0 mm, bevorzugt zwischen 100,0 mm und 200,0 mm, besonders bevorzugt 150,0 mm. Es versteht sich, dass der Durchmesser des Kolbens 14 jeweils an die gewählte radiale Erstreckung der Kühlrippen 40 bzw. 46 angepasst sein muss.
Bei den Konvektions-KühlStrukturen 36 bzw. 44 sind jeweils zwischen 2 und 100, bevorzugt 20 Kühlrippen vorgesehen. In den Figuren sind nur der Übersichtlichkeit halber jeweils weniger Kühlrippen 40 bzw. 46 gezeigt.
Die Kühlrippen 40 bzw. 46 sind bei den Konvektions- KühlStrukturen 36 bzw. 44 zwischen 0,5 mm und 5,0 mm, bevorzugt zwischen 1,0 mm und 3,0 mm, bevorzugter 2,0 mm dick.
Die Kühlrippen 40 bzw. 46 sind aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere aus einem Epoxidharz oder aus Glas, gefertigt. Dadurch wirken die Kühlrippen 40 bzw. 46 nicht nur als Kühlrippen, sondern auch als Lichtleiter, wodurch der jeweiligen Leuchte 10 eine besondere Leuchtcharakteri- stik gegeben werden kann. Dies kann noch zusätzlich dadurch verstärkt werden, dass die Kühlrippen 40 der Konvektions- Kühlstruktur 36 bzw. die Kühlrippen 46 der Konvektions- Kühlstruktur 44 eine Reflexionsoberfläche aufweisen.
Die erste und die zweite Versorgungsleitung 24 bzw. 26 sind aus Kupfer oder Aluminium gefertigt. Die erste Versorgungs¬ leitung 24 bildet eine erste Elektrode und hat einen lichten Durchmesser von 1,0 mm bis 3,0 mm, insbesondere von 2,0 mm. Die erste Versorgungsleitung 24 ist in den Figuren 1 bis 13 mit einem rechteckigen Querschnitt gezeigt; es kann jedoch auch eine Versorgungsleitung 24 mit einem runden Querschnitt verwendet werden. Die zweite Versorgungsleitung 26 bildet entsprechend eine zweite Elektrode, ist in ihrem lichten Durchmesser jedoch gegenüber der ersten Versorgungsleitung 24 kleiner. Ihr Durchmesser beträgt lediglich zwischen 0,1 mm und 1 , 0 mm .
Durch die verhältnismäßig dick ausgebildete erste Versorgungsleitung 24 kann ergänzend eine Wärmeabfuhr vom Halblei- ter-Leuchtchip 28 bzw. 28' über die erste Versorgungsleitung 24 in Richtung auf den Anschlusssockel 12 erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtmittel mit
a) einem Kolben (14) mit einer Kolbenachse (20) , welcher eine Kolbenwand (16) aus lichtdurchlässigem Material umfasst, die wenigstens teilweise einen Innenraum (22) des Kolbens (14) begrenzt;
b) einem ersten Kontaktelement (24) und einem zweiten Kontaktelement (26) , welche mit Spannung beaufschlagbar sind und im Innenraum (22) des Kolbens (14) angeordnet sind;
c) wenigstens einem Halbleiter-Leuchtchip (28, 28'), welcher bei Spannungsbeaufschlagung Licht emittiert und mit dem ersten und dem zweiten Kontaktelement (24, 26) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
d) die Kolbenwand (16) außen wärmeleitend mit einer Konvektions-KühlStruktur (36, 44) verbunden ist.
2. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektions-Kühlstruktur (36, 44) wenigstens eine Kühlrippe (40, 46) umfasst, welche von der Kolbenwand (16) radial nach außen vorsteht.
3. Leuchtmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektions-Kühlstruktur (36, 44) mehrere
Kühlrippen (40, 46) umfasst, welche voneinander beabstandet sind und von der Kolbenwand (16) radial nach außen vorste- hen.
4. Leuchtmittel nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlrippe (40, 46) in
Umfangsrichtung um die Kolbenwand (16) herum verläuft.
5. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlrippe (40) als
Kreisringscheibe (40) ausgebildet ist.
6. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlrippe (46) in einer Ebene verläuft, in welcher die Kolbenachse (20) des Kolbens (14) liegt.
7. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektions-Kühlstruktur (36, 44) mehrere Kühlrippen (40, 46) umfasst, deren auf die Kolbenachse (20) des Kolbens (14) bezogene radiale Erstreckung gleich groß ist.
8. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektions-Kühlstruktur (36,
44) mehrere Kühlrippen (40, 46) umfasst, deren auf die Kolbenachse (20) des Kolbens (14) bezogene radiale Erstreckung unterschiedlich groß ist.
9. Leuchtmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Kolbenachse (20) des Kolbens (14) bezogene radiale Erstreckung mehrerer aufeinanderfolgender Kühlrippen (40, 46) in einer Richtung der Kolbenachse (20) des Kolbens (14) zunimmt.
10. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Kolbenachse (20) des Kolbens (14) bezogene radiale Erstreckung wenigstens einer Kühlrippe (40, 46) zwischen 5,0 mm und 500,0 mm, bevorzugt zwischen 10,0 mm und 250,0 mm, bevorzugt dazwischen 100,0 mm und 200,0 mm, besonders bevorzugt 150,0 mm beträgt.
11. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektions-Kühlstruktur (36, 44) zwischen 2 und 100, bevorzugt 20 Kühlrippen (40, 46) um- fasst .
12. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlrippe (40, 46) zwischen 0,5 mm und 5,0 mm, bevorzugt zwischen 1,0 mm und 3,0 mm, bevorzugter 2,0 mm dick ist.
13. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlrippe (40, 46) , vorzugsweise alle Kühlrippen, aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere aus einem Epoxidharz oder aus Glas, gefertigt ist.
14. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 2 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche wenigstens eine Kühlrippe (40, 46) eine Reflektionsoberflache ist.
15. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (22) des Kolbens (14) mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit (34) gefüllt ist.
16. Leuchtmittel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitende Flüssigkeit (34) Silikonöl (34) ist.
17. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Leuchtchip (28, 28') wenigstens bereichsweise von im wesentlichen homogen verteilten Phosphorpartikeln (38) umgeben ist, welche von dem Halbleiter-Leuchtchip (28, 28') emittiertes Licht absorbieren und zum Teil in Komplementärlicht umsetzen, derart, dass das Leuchtmittel (10) insgesamt im wesentlichen weißes Licht abgibt.
18. Leuchtmittel nach Anspruch 17 unter Rückbezug auf Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Phosphorpartikel (38) in der wärmeleitenden Flüssigkeit (34) im Wesentlichen homogen verteilt sind.
19. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kontaktelemente (24, 26) eine Elektrode (24), insbesondere eine Elek- trode (24) aus Kupfer oder Aluminium, ist.
20. Leuchtmittel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (24) einen Durchmesser von 1,0 mm bis 3,0 mm, insbesondere von 2,0 mm, aufweist.
21. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (24) und das zweite Kontaktelement (26) mit einem Anschlusssockel (12) verbunden sind.
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