WO2009115063A1 - Arrangement, lamp arrangement and method for emitting light - Google Patents

Arrangement, lamp arrangement and method for emitting light Download PDF

Info

Publication number
WO2009115063A1
WO2009115063A1 PCT/DE2008/000472 DE2008000472W WO2009115063A1 WO 2009115063 A1 WO2009115063 A1 WO 2009115063A1 DE 2008000472 W DE2008000472 W DE 2008000472W WO 2009115063 A1 WO2009115063 A1 WO 2009115063A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier element
arrangement
arrangement according
semiconductor
housing part
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/000472
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Raimund Oberschmid
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung filed Critical Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority to PCT/DE2008/000472 priority Critical patent/WO2009115063A1/en
Publication of WO2009115063A1 publication Critical patent/WO2009115063A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-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
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23Retrofit 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
    • F21K9/232Retrofit 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING 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
    • F21Y2107/00Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING 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
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S362/00Illumination
    • Y10S362/80Light emitting diode

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for emitting light or a method for removing heat from light-emitting semiconductor components.
  • atmospheric chandeliers in the form of, for example, crystal chandeliers, also referred to as chandeliers, are used as means of illumination with incandescent lamps in the shape of a candle.
  • incandescent lamps in the shape of a candle.
  • particularly clear incandescent lamps are used, since especially their filaments have a high light output concentrated at a certain point or a certain line, which lead to the desired atmospheric color refractions on the specially cut crystal hangings.
  • the electro-optical efficiency of a lighting device is worse than, for example, when using light-emitting semiconductor components.
  • lights or lamp assemblies with more than one bulb is usually one, in relation to the luminous efficacy, high electrical energy needed to operate.
  • the electro-optical efficiency is about 5%, with the remaining electrical energy being largely converted into thermal energy.
  • incandescent lamps are increasingly being replaced by light-emitting diodes (LEDs).
  • LEDs light-emitting diodes
  • the active area in which the emitted light is produced is generally lower in the case of LEDs than in the case of incandescent lamps, it is precisely the use of LEDs which increasingly requires care for sufficient heat dissipation. Since the lighting equipment used in the living area should meet certain aesthetic requirements, this heat dissipation should be as inconspicuous and inconspicuous as possible.
  • an arrangement for emitting light comprising a support member and at least one semiconductor device emitting the light.
  • the semiconductor component is arranged on the carrier element and has a sleeve-shaped housing lower part open to two opposite sides.
  • the support member is mechanically connected to the lower housing part, heat-conducting and at least partially enveloped by the lower housing part, without the open sides of the housing lower part are thereby closed.
  • a lamp device which has at least one mechanical arm and an electrical socket.
  • the electrical socket is arranged on the mechanical arm.
  • An arrangement for emitting Light wherein the housing lower part with the electrical socket is mechanically detachable and electrically connected, so that the arrangement for emitting light via the electrical socket is operable, is additionally provided.
  • the carrier element and the lower housing part are formed such that a chimney effect occurs in the interior of the arrangement, which removes the heat generated in the interior of the arrangement outside of the arrangement.
  • a housing lower part as a sleeve and opening the sleeve on two opposite sides
  • the measures described in the independent claims creates a so-called chimney effect within the arrangement.
  • the chimney effect is a physical effect caused by a heat source that creates an upward flow of air.
  • the actual chimney effect is based on heat flow. If the semiconductor device is in operation, it will emit a high amount of energy in the infrared part of the electromagnetic spectrum. This is also called thermal radiation or radiating thermal energy. This thermal energy heats the air surrounding the semiconductor device. Characterized in that the carrier element, on which the semiconductor component is arranged, is heat-conducting and at least partially in a sleeve sen-shaped housing lower part, this heated air according to the laws of thermals, also called convection, through the upper of the open sides of the housing base rise upwards.
  • a plurality of semiconductor devices are arranged on the carrier element.
  • a mixed light is produced which resembles a candle or an incandescent lamp.
  • the semiconductor devices are placed on cantilevers of the carrier element, an improved light emission of the device is produced.
  • the chimney effect additionally generates more cooling of the support element due to the larger surface area.
  • a first terminal of the semiconductor component is preferably connected to the heat sink in an electrically conductive manner.
  • SMT-based semiconductor devices on the chip side on a first, usually large-area connection, which is soldered or clamped to the support member.
  • the carrier element thereby forms a common reference point of all semiconductor components and is electrically conductive.
  • a second terminal is isolated from the first terminal on an electrically isolated from the carrier element metal conductor of the support element out. Preference is given to a series circuit of semiconductor components which are located on a cantilever, wherein the series-connected semiconductor components of each cantilever are connected in parallel.
  • the semiconductor components are applied to one another on one side and / or on the second side by means of conductor structures on the carrier element and contact the semiconductor components electrically.
  • the contacting of the individual semiconductor components takes place here more flexible.
  • a contact foil with which the semiconductor components can be electrically contacted by means of bonding or soldering is used.
  • the chimney effect can be enhanced by applying a sleeve-shaped upper housing part to the lower housing part.
  • the upper housing part also has two open, opposite sides. This upper housing part is at least partially transparent to the light emitted by the at least one semiconductor component and at least partially surrounds the carrier element.
  • the upper part of the housing can be clear, frosted or pearlized.
  • the lower housing part is socket-like and releasably mechanically connectable by means of screw connection, bayonet connection with a tailor-made counterpart.
  • a tailor-made counterpart for example, conceivable here would be the Edison sockets, such as E14 or E17. Through this Edison socket in addition to the mechanical screw connection also generates an electrical connection for operating the semiconductor device.
  • Other possible socket types are sockets and bayonet sockets.
  • the semiconductor device is a white light LED or a blue light based LED. These LEDs may further include wavelength conversion means that convert a primary wavelength to a secondary wavelength. It is also advantageous if the carrier element has cooling ribs, whereby in addition a higher surface of the carrier element is generated and more heat is released from the carrier element to the environment by the generated air flow of the chimney effect.
  • bores are incorporated into the carrier element and / or heat-transporting pipes, so-called heatpipes provided.
  • These heatpipes can be soldered, glued or otherwise heat conductively connected to the support element.
  • These heat pipes are closed in one embodiment and filled with a cooling liquid.
  • These heatpipes can continue to be designed annular, whereby an improved heat dissipation is achieved.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an arrangement according to the invention for emitting light
  • FIG. 3 shows a development of the embodiment shown in Figure 1
  • FIG. 4 shows an alternative exemplary embodiment of an arrangement for emitting light with the usual screw base
  • FIG. 5 shows in A to D exemplary embodiments of an at least partially transparent housing upper part
  • FIG. 6 shows in A to E exemplary embodiments for electrically contacting the semiconductor components on the carrier element
  • FIG. 7A enlarged detailed representation for contacting a semiconductor component on the carrier element
  • FIG. 7B shows a further enlarged view for contacting a semiconductor component on the carrier element
  • FIG. 10 Exemplary embodiment for the electronic supply of the semiconductor components from FIG. 5
  • FIG. 11 shows an alternative exemplary embodiment for the electronic supply of the semiconductor components of FIGS. 9 and 10.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention.
  • five semiconductor devices 2 are arranged on a carrier element 1.
  • the carrier element 1 which is heat-conducting, is connected via the mechanical connection 4 with a nem housing bottom part 3 connected.
  • the lower housing part 3 is designed sleeve-shaped.
  • As a sleeve a hollow body is understood, which is open on at least two opposite sides.
  • the semiconductor devices 2 are driven via electrical contacts and thereby operated. In operation, the semiconductor devices 2 will emit light of a certain wavelength range of the electromagnetic spectrum.
  • thermal energy is radiated from the semiconductor devices 2 in the infrared region of the EM spectrum.
  • the heat-conducting carrier element 1 is heated by the operation of the semiconductor devices 2. Due to the partial placement of the support element 1 in the lower housing part 3 creates a heat source in the sleeve-shaped housing bottom 3. By the chimney effect described above, the warm air will rise up and escape through the first open side 31 of the housing base. Due to the resulting negative pressure in the interior of the lower housing part 3 cold air is drawn from the environment through the second open side 32 of the lower housing part in the lower housing part 3. There is a continuous flow of cold air through the first side 31 and warm or hot air from the second side 32. By the colder air of the environment, the support member 1 is cooled.
  • an upper housing part 7 on the lower housing part 3 which further enhances the chimney effect.
  • the flowing out of the first side 71 of the upper housing part warm air is replaced by cold, flowing over the first side 31 of the lower housing part 3 colder air and cools the support element.
  • the first side 31 of the housing base is still open at least partially.
  • the electro-optical efficiency of LED is very temperature dependent. Slope coefficients for red LEDs are assumed to be -0.6% / K and -0.4% / K for blue LEDs. When using blue LED with conversion substances, the slope coefficient deteriorates slightly. The efficiency of an LED is therefore 1.4 times higher at 25 degrees Celsius than at 75 degrees Celsius. It is therefore desirable to ensure that the temperature within the assembly does not rise above a certain level.
  • the semiconductor device 2 is not too bright to choose.
  • the thermal energy generated is better distributed on the heat sink or the support element and improves drainable. This also results in a greater design freedom of the arrangement in order to arrive at a more aesthetic overall picture of the arrangement and to obtain a more authentic candle reproduction.
  • the color play of an incandescent lamp is easier to reproduce than with only a few very strong LEDs.
  • the heat transfer resistance to the heat exchanger metal must be 3.6 K / W * 16 LED, which in turn corresponds to 57 K / W.
  • FIGS. 9 to 11 This calculation example is by no means restrictive of the inventive idea, theoretically an incandescent lamp of very different wattage can also be emulated with only one high-power LED.
  • the semiconductor components used in FIGS. 1 to 3 are, for example, LEDs. These LEDs are preferably lamp radiators, which generate as many refractions and additional light effects in a crystal chandelier arrangement with ground crystals. As Lamberstrahler here a physically ideal radiator is called, which is constant in all directions.
  • the power supply has, for example, a thread of M8.
  • the upper housing part has a diameter of 25 to 35 millimeters. Nine white light LEDs are used.
  • the cooling vanes of the support element 1 are bevelled by 45 degrees, which can also be emitted through the lower housing part 3 light.
  • the lower housing part is an aluminum die-cast part and silver anodized or painted white. By molding a typical candle shape is obtained.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the arrangement for emitting light.
  • the Carrier element 1 more boom 5. On these arms
  • the semiconductor devices 2 are arranged.
  • the lower housing part 3 is designed with a screw base 6.
  • the Edison socket from the E series can be used in particular.
  • Other conceivable sockets are plug or Baj onettsockel.
  • the electrical contacting of the respective semiconductor components 2 is achieved.
  • a simplified wiring of all semiconductor devices 2 is achieved by parallel connection, an embodiment of which is shown in Figure 9.
  • a series circuit of the semiconductor devices 2 is made, and these individual arms 5 are in turn connected in parallel.
  • the current flow per arm is constant, which leads to a constant light output per boom 5. Any fluctuations in the forward voltage is compensated.
  • the upper housing part 7 is shown. Form and design are no limits, only the chimney effect should be reinforced by the shape of the upper housing part 7.
  • the upper housing part 7 and the lower housing part 3 should have an identical average on the adjacent sides 32 and 72.
  • the upper housing part 7 is preferably made of glass. The texture of the glass can be clear, frosted or pearlized be. Furthermore, it is conceivable that a plastic is used.
  • FIGS. 6a to 6e arrangements and interconnections of the semiconductor components 2 on the respective arm 5 are shown.
  • the electrical supply of these semiconductor components 2 is illustrated in FIGS. 9 to 11.
  • the arms 5 of the carrier element 1 can have a contact foil or at least partially be formed as a printed circuit board.
  • the boom 5 has conductor structures 8 with which the individual semiconductor components 2 are connected in series.
  • the terminals for operating the semiconductor components 2 are arranged at the top and bottom of the boom 5.
  • FIG. 6b shows a side view of the arm 5 shown in FIG. 6a.
  • FIG. 6c shows an alternative embodiment of the cantilever shown in FIG. 6a.
  • the boom 5 has at least one plated-through hole, as a result of which the return conductor is led to the lower end of the boom 5 on the rear side of the arm 5, as shown in FIG. 6d.
  • an aesthetic flame simulation is provided.
  • the arrangements and interconnections of the individual semiconductor components 2 according to FIG. 6 serve only as an example. Other arrangements and interconnections are also conceivable.
  • FIGS. 7a and 7b A more detailed illustration of the placement of an LED semiconductor device 2 on the cantilever 5 is shown in FIGS. 7a and 7b.
  • the semiconductor device 2 is connected to the conductor structures 8.
  • the placement on the boom 5 can be performed by means of adhesive 11 or a solder joint.
  • a Capping material or potting compound 12 to protect the bond and the semiconductor device 2 may be provided. This potting compound 12 is transparent to the emitted light.
  • FIG. 7b A contacting possibility is shown in FIG. 7b.
  • two conductor structures 8 are shown and connected by means of Drahtbonditati with the respective semiconductor terminals. If a contact sheet is used, it should dissipate enough heat and be very thin. It can be laminated on one or two sides.
  • FIGS. 6 and 7 can be adapted to the respective design of the carrier element 1 and its arms 5.
  • the semiconductor components are not limited in shape or type. Both hole-through devices and SMT devices can be used.
  • a semiconductor chip it is also conceivable for a semiconductor chip to be arranged instead of a potted semiconductor component 2.
  • FIGS. 8a to 8f Exemplary embodiments of the carrier element 1 are shown in FIGS. 8a to 8f.
  • Each carrier element 1 in this case has a plurality of arms 5.
  • semiconductor devices 2 are connected in series and interconnected via conductor structures 8 with each other in series.
  • Embodiments for the electrical control of the semiconductor components is shown in FIGS. 9 to 11. It can be seen that the conductor structures 8 connect the semiconductor components 2 on the carrier element 1 in parallel connection per arm. If the carrier element 1 has a reflective design, then a higher light output of the arrangement is achieved.
  • the outriggers should be heat conductive, resulting in an improved Heat dissipation is possible.
  • the associated plan views show that the cantilevers can be fitted on one side or on both sides.
  • the shape may be conical or straight or angled or rounded.
  • the inner layer can be designed perlierend.
  • the carrier element is a heat sink and shaped as a heat sink.
  • additional cooling fins are provided.
  • the semiconductor components may in this case be arranged on two sides on the arms 5, as shown in FIGS. 8c and 8d, or on one side on the arm 5, as shown in FIGS. 8e and 8f.
  • FIGS. 9A to D show exemplary embodiments of the electronic control of the semiconductor components 2.
  • a rectifying unit 13 is provided in each of FIGS. Input is to this unit 13, an AC voltage, in particular the mains voltage of 230V, applied.
  • Other types of voltage, voltage levels and frequencies are also conceivable.
  • the individual semiconductor components 2 are connected in series with a respective series resistor 14.
  • the individual semiconductor component strands are connected in parallel.
  • the series resistor 14 serves primarily to compensate for differences in the flux voltage of the individual semiconductor components 2.
  • a single resistor for limiting the current in series with the entire parallel circuit is likewise conceivable insofar as no differences in the flux voltage are to be compensated. The following applies:
  • Series resistor 14 (flux voltage difference / current of the individual parallel paths) - single resistor
  • FIG. 9B shows a series connection of the semiconductor components 2.
  • the rectifying unit 13 as a low-loss power capacitor Sperrschwingerscigen build.
  • Figure 9C A combination of series and parallel connection is shown in Figure 9C.
  • the semiconductor components 2 of a cantilever 5 of the carrier element 1 are connected in series and all the cantilevers 5 are connected in parallel.
  • FIG. 9D shows two series circuits, each having separate currents I1 and I2. This is especially useful if the color temperature should be set individually per series connection.
  • FIG. 10 shows an electrical drive for semiconductor components 2 of FIG. 5.
  • a current-limiting coil Ll is provided and serves partly as reactive power compensation.
  • the coil Ll is connected in series with a capacitor Cl.
  • the capacitor Cl is connected in series with three antiparallel-connected semiconductor devices 2.
  • the two rear series-connected antiparallel semiconductor devices 2 are arranged parallel to a series circuit consisting of capacitor C2 switch Sl and coil L2.
  • the semiconductor components 2 and the conductor structures 8 are preferably electrically insulated. By placing the upper housing part 7 additional contact contactor is given. By the switch S2, the two antiparallel connected diodes are bridged. This is an optional color change.
  • the capacitor Cl is used as a current limiting resistor.
  • FIG. 11 shows an alternative exemplary embodiment of the electrical actuation of the semiconductor components 2 of FIGS. 9 and 10.
  • a coil L3 is preferably removed. tunable. This, in turn, a color design is possible.
  • the lower housing part 3 is for example a demountable, kerzenschaftiges metal tube. Any cooling fins or the support element 1 itself is heat-tight to connect to the lower housing part 3.
  • this arrangement is used in a lighting device.
  • an electrical socket is provided, in which the arrangement is introduced, for example, by means of Edison socket housing lower part 3.
  • a so-called chandelier with a variety of mechanical arms and described arrangements is conceivable.
  • crystal pendants are provided on the chandelier.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

An arrangement for emitting light is disclosed, comprising a carrier element (1), at least one semi-conductor component (2) emitting the light, the semi-conductor component (2) being disposed on the carrier element (1), and a sleeve-shaped housing bottom (3), which is open towards two opposing sides (31, 32).

Description

Beschreibungdescription
Anordnung, Lampenanordnung und Verfahren zum Emittieren von LichtArrangement, lamp arrangement and method for emitting light
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Emittieren von Licht bzw. ein Verfahren zum Abtransportieren von Wärme von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen.The invention relates to an arrangement for emitting light or a method for removing heat from light-emitting semiconductor components.
Im Wohnbereich werden bisweilen stimmungsvolle Leuchter in Form von beispielsweise Kristallkronleuchtern, auch als Lüster bezeichnet, mit Glühlampen in Kerzennachbildung als Beleuchtungsmittel eingesetzt. Dabei werden besonders klare Glühlampen verwendet, da speziell deren Glühfäden eine hohe Lichtleistung konzentriert auf einen bestimmten Punkt oder eine bestimmte Linie aufweisen, die zu den gewünschten stimmungsvollen Farbbrechungen an den speziell geschliffenen Kristallgehängen führen.In the living area, sometimes atmospheric chandeliers in the form of, for example, crystal chandeliers, also referred to as chandeliers, are used as means of illumination with incandescent lamps in the shape of a candle. In this case, particularly clear incandescent lamps are used, since especially their filaments have a high light output concentrated at a certain point or a certain line, which lead to the desired atmospheric color refractions on the specially cut crystal hangings.
Beim Einsatz von herkömmlichen Glühlampen ist allerdings der elektrooptische Wirkungsgrad einer Beleuchtungseinrichtung schlechter, als beispielsweise beim Einsatz von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen. Speziell bei Leuchten oder Lampenanordnungen mit mehr als einer Glühlampe ist meist eine, im Verhältnis zur Lichtausbeute, hohe elektrische Energie zum Betreiben nötig. Der elektrooptische Wirkungsgrad liegt hier bei ca. 5%, wobei die restliche elektrische Energie zum größten Teil in thermische Energie umgesetzt wird.When using conventional incandescent lamps, however, the electro-optical efficiency of a lighting device is worse than, for example, when using light-emitting semiconductor components. Especially with lights or lamp assemblies with more than one bulb is usually one, in relation to the luminous efficacy, high electrical energy needed to operate. The electro-optical efficiency is about 5%, with the remaining electrical energy being largely converted into thermal energy.
Man ist also bestrebt, den elektrooptischen Wirkungsgrad zu erhöhen. Deshalb werden vermehrt Glühlampen durch Leuchtdioden (LED) ersetzt. Beim Einsatz von Leuchtdioden, deren Lichtleistungen heutzutage bereits deutlich besser sind, als die Lichtleistungen von herkömmlichen Glühlampen, wird ein wesentlich geringerer Prozentsatz der elektrischen Energie in thermische Energie umgesetzt. Da allerdings die aktive Fläche, in der das ausgesendete Licht entsteht, im Allgemeinen bei LED geringer ist als bei Glühlampen, muss gerade beim Einsatz von LED vermehrt für einen hinreichenden Wärmeabtransport Sorge getragen werden. Da die speziell im Wohnbereich eingesetzten Beleuchtungsmittel bestimmten ästhetischen Voraussetzungen entsprechen sollen, sollte dieser Wärmeabtransport möglichst unauffällig und unscheinbar vollzogen werden .It is therefore anxious to increase the electro-optical efficiency. Therefore, incandescent lamps are increasingly being replaced by light-emitting diodes (LEDs). When using light-emitting diodes whose light output is already much better these days, than The light output of conventional incandescent lamps, a much lower percentage of electrical energy is converted into thermal energy. Since, however, the active area in which the emitted light is produced is generally lower in the case of LEDs than in the case of incandescent lamps, it is precisely the use of LEDs which increasingly requires care for sufficient heat dissipation. Since the lighting equipment used in the living area should meet certain aesthetic requirements, this heat dissipation should be as inconspicuous and inconspicuous as possible.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Emittieren von Licht aufzuzeigen, die einen verbesserten elektro- optischen Wirkungsgrad gegenüber Glühlampen aufweist und eine sehr effiziente und ästhetische Wärmeabfuhr ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide an arrangement for emitting light, which has an improved electro-optical efficiency over incandescent lamps and allows a very efficient and aesthetic heat dissipation.
Diese Aufgabe wird mit in den nebengeordneten Patentansprüchen aufgezeigten Maßnahmen gelöst. Es ist eine Anordnung zum Emittieren von Licht aufgezeigt, die ein Trägerelement und zumindest ein das Licht emittierende Halbleiterbauelement aufweist . Das Halbleiterbauelement ist auf dem Trägerelement angeordnet und weist ein zu zwei gegenüberliegenden Seiten offenes hülsenförmiges Gehäuseunterteil auf . Das Trägerelement ist mit dem Gehäuseunterteil mechanisch verbunden, Wärme leitend und zumindest teilweise von dem Gehäuseunterteil umhüllt, ohne dass die offenen Seiten des Gehäuseunterteils dadurch verschlossen werden.This object is achieved with the measures indicated in the independent claims. There is shown an arrangement for emitting light comprising a support member and at least one semiconductor device emitting the light. The semiconductor component is arranged on the carrier element and has a sleeve-shaped housing lower part open to two opposite sides. The support member is mechanically connected to the lower housing part, heat-conducting and at least partially enveloped by the lower housing part, without the open sides of the housing lower part are thereby closed.
Weiterhin ist eine Lampenvorrichtung vorgesehen, die zumindest einen mechanischen Ausleger und eine elektrischen Fassung aufweist. Die elektrische Fassung ist an dem mechanischen Ausleger angeordnet . Eine Anordnung zum Emittieren von Licht, wobei das Gehäuseunterteil mit der elektrischen Fassung mechanisch lösbar und elektrisch leitend verbunden ist, sodass die Anordnung zum Emittieren von Licht über die elektrische Fassung betreibbar ist, ist zusätzlich vorgesehen. Das Trägerelement und das Gehäuseunterteil sind dabei derart ausgeformt, dass ein Kamineffekt im Inneren der Anordnung auftritt, der die im Inneren der Anordnung entstehende Wärme außerhalb der Anordnung abtransportiert .Furthermore, a lamp device is provided, which has at least one mechanical arm and an electrical socket. The electrical socket is arranged on the mechanical arm. An arrangement for emitting Light, wherein the housing lower part with the electrical socket is mechanically detachable and electrically connected, so that the arrangement for emitting light via the electrical socket is operable, is additionally provided. The carrier element and the lower housing part are formed such that a chimney effect occurs in the interior of the arrangement, which removes the heat generated in the interior of the arrangement outside of the arrangement.
Schließlich ist ein Verfahren zum Abtransportieren von Wärme von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen vorgesehen, mit den Verfahrensschritten:Finally, a method is provided for removing heat from light-emitting semiconductor components, with the method steps:
- Ausformen eines Gehäuseunterteils als Hülse und Öffnen der Hülse an zwei gegenüberliegenden Seiten,Forming a housing lower part as a sleeve and opening the sleeve on two opposite sides,
- Platzieren eines Trägerelements in das Gehäuseunterteil, sodass keine der Öffnungen verschlossen wird,Placing a carrier element in the housing lower part so that none of the openings is closed,
- Platzieren von zumindest einem Halbleiterbauelement auf dem Trägerelement, sowiePlacing at least one semiconductor component on the carrier element, as well as
- Betreiben des Halbleiterbauelements .- Operating the semiconductor device.
Durch die in den nebengeordneten Patentansprüchen beschriebenen Maßnahmen entsteht ein so genannter Kamineffekt innerhalb der Anordnung. Der Kamineffekt ist ein physikalischer Effekt, der durch eine Wärmequelle verursacht wird und eine nach oben gerichtete Luftströmung erzeugt. Der eigentliche Kamineffekt beruht auf WärmeStrömung. Ist das Halbleiterbauelement in Betrieb, so wird es zu einem hohen Anteil Energie im infraroten Teil des Elektromagnetischen Spektrums aussenden. Dies wird auch als Wärmestrahlung oder Abstrahlen thermischer Energie bezeichnet. Diese thermische Energie erwärmt die, das Halbleiterbauelement, umgebende Luft. Dadurch, dass das Trägerelement, auf dem das Halbleiterbauelement angeordnet ist, Wärme leitend ist und sich zumindest teilweise in einem hül- senförmigen Gehäuseunterteil befindet, wird diese erwärmte Luft nach den Gesetzen der Thermik, auch Konvektion genannt, durch die obere der offenen Seiten des Gehäuseunterteils nach oben steigen. In der Hülse entsteht dadurch ein Unterdruck, der dadurch ausgeglichen wird, dass kalte Luft nachströmt. Diese kältere Luft gelangt dabei vorrangig durch die untere der offenen Seiten der Hülse in das Gehäuseunterteil und führt wiederum am Wärme abgebenden Halbleiterbauelement vorbei . Dadurch wird das Halbleiterbauelement gekühlt . Durch den Kamineffekt entsteht eine Luftströmung, die die stets kältere Luft aus der Umgebung am Wärme abgebenden Halbleiterbauelement vorbeiführt und dadurch dieses Halbleiterbauelement kühlt . Es kommt zur Wärmeübertragung vom Halbleiterbauelement zur vorbeiströmenden Luft .The measures described in the independent claims creates a so-called chimney effect within the arrangement. The chimney effect is a physical effect caused by a heat source that creates an upward flow of air. The actual chimney effect is based on heat flow. If the semiconductor device is in operation, it will emit a high amount of energy in the infrared part of the electromagnetic spectrum. This is also called thermal radiation or radiating thermal energy. This thermal energy heats the air surrounding the semiconductor device. Characterized in that the carrier element, on which the semiconductor component is arranged, is heat-conducting and at least partially in a sleeve sen-shaped housing lower part, this heated air according to the laws of thermals, also called convection, through the upper of the open sides of the housing base rise upwards. In the sleeve thereby creates a negative pressure, which is compensated by the fact that cold air flows. This colder air passes primarily through the lower of the open sides of the sleeve in the lower housing part and in turn leads past the heat dissipating semiconductor device. As a result, the semiconductor device is cooled. The chimney effect creates an air flow which leads the ever-colder air from the environment to the heat-emitting semiconductor component and thereby cools this semiconductor component. It comes to heat transfer from the semiconductor device to the passing air.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den untergeordneten Ansprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments are described in the subordinate claims.
Zum verbesserten Nachempfinden eines stimmungsvollen Lichtes der Anordnung sind mehrere Halbleiterbauelemente auf dem Trägerelement angeordnet. Durch Wahl verschiedener Wellenlängen und Überlagerung bzw. Mischung dieser Wellenlängen in der Anordnung wird ein Mischlicht erzeugt, welches einer Kerze oder einer Glühlampe ähnelt .For improved Nachempfinden an atmospheric light of the arrangement a plurality of semiconductor devices are arranged on the carrier element. By choosing different wavelengths and superimposing or mixing these wavelengths in the arrangement, a mixed light is produced which resembles a candle or an incandescent lamp.
Sind die Halbleiterbauelemente auf Auslegern des Trägerelements platziert, ist eine verbesserte Lichtemission der Anordnung erzeugt. Je mehr Ausleger das Trägerelement aufweist, umso höher ist die Gesamtoberfläche des Trägerelements, wodurch die darauf angeordneten Halbleiterbauelemente besser gekühlt sind. Der Kamineffekt erzeugt durch die größere Oberfläche zusätzlich mehr Kühlung des Trägerelements. Durch das Platzieren der Halbleiterbauelemente auf den Auslegern ist es wiederum möglich, den inneren Teil des Trägerelements mittels reflektierender oder spiegelnder Oberflächen zu versehen, um ein möglichst authentisches Glühlampen- oder Glimmkerzenlicht zu erzeugen.If the semiconductor devices are placed on cantilevers of the carrier element, an improved light emission of the device is produced. The more cantilever the carrier element has, the higher the total surface area of the carrier element, whereby the semiconductor components arranged thereon are better cooled. The chimney effect additionally generates more cooling of the support element due to the larger surface area. By placing the semiconductor devices on the cantilevers it is again possible to provide the inner part of the support element by means of reflective or reflective surfaces in order to produce the most authentic incandescent or Glimmkerzenlicht.
Sind mehrere Halbleiterbauelemente in der Anordnung vorgesehen, so sind diese beispielsweise parallel geschaltet. Dadurch lassen sich vereinfacht Verdrahtungs- und Kontaktie- rungsverbindungen erzeugen. Hierbei ist bevorzugt ein erster Anschluss des Halbleiterbauelements fest mit der Wärmesenke elektrisch leitend verbunden. Dazu weisen beispielsweise SMT- basierte Halbleiterbauelemente auf der Chipseite einen ersten, zumeist großflächigen Anschluss auf, der mit dem Trägerelement verlötet oder verklemmt wird. Das Trägerelement bildet dadurch einen gemeinsamen Bezugspunkt aller Halbleiterbauelemente und ist elektrisch leitend. Ein zweiter Anschluss wird isoliert vom ersten Anschluss auf einem elektrisch vom Trägerelement isolierten Metallleiter des Trägerelements geführt. Bevorzugt ist eine Reihenschaltung von Halbleiterbauelementen, die sich auf einem Ausleger befinden, wobei die reihengeschalteten Halbleiterbauelemente jedes Auslegers parallel geschaltet sind.If a plurality of semiconductor components are provided in the arrangement, then these are connected in parallel, for example. This makes it easier to produce wiring and contacting connections. In this case, a first terminal of the semiconductor component is preferably connected to the heat sink in an electrically conductive manner. For this purpose, for example, SMT-based semiconductor devices on the chip side on a first, usually large-area connection, which is soldered or clamped to the support member. The carrier element thereby forms a common reference point of all semiconductor components and is electrically conductive. A second terminal is isolated from the first terminal on an electrically isolated from the carrier element metal conductor of the support element out. Preference is given to a series circuit of semiconductor components which are located on a cantilever, wherein the series-connected semiconductor components of each cantilever are connected in parallel.
In einer Ausgestaltung sind die Halbleiterbauelemente untereinander mittels Leiterstrukturen einseitig und/oder zweit- seitig auf dem Trägerelement aufgebracht und kontaktieren die Halbleiterbauelemente elektrisch. Die Kontaktierung der einzelnen Halbleiterbauelemente erfolgt hier flexibler. Weiterhin denkbar ist auch eine Kontaktfolie, mit der mittels Bondoder Lötverbindung elektrisch die Halbleiterbauelemente kontaktiert werden können. Durch Verwendung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen in einer Anordnung, beispielsweise neun ist eine authentischere Nachbildung einer Kerze erzielt. Für eine authentische Kerzennachbildung ist bevorzugt eine Vielzahl an Halbleiterbauelementen mit einer geringen Lichtleistung zu verwenden, als wenige Halbleiterbauelemente mit einer hohen Lichtleistung.In one refinement, the semiconductor components are applied to one another on one side and / or on the second side by means of conductor structures on the carrier element and contact the semiconductor components electrically. The contacting of the individual semiconductor components takes place here more flexible. Also conceivable is a contact foil with which the semiconductor components can be electrically contacted by means of bonding or soldering. By using a plurality of semiconductor devices in an array, for example nine, a more authentic replica of a candle is achieved. For an authentic candle reproduction, it is preferable to use a plurality of semiconductor devices having a low light output than a few semiconductor devices having a high light output.
Der Kamineffekt kann dadurch verstärkt werden, dass ein hül- senförmiges Gehäuseoberteil auf dem Gehäuseunterteil aufgebracht wird. Das Gehäuseoberteil weist dazu ebenfalls zwei offene, gegenüberliegende Seiten auf. Dieses Gehäuseoberteil ist zumindest teilweise transparent für das, von dem zumindest einen Halbleiterbauelement, emittierte Licht und umhüllt das Trägerelement zumindest teilweise. Das Gehäuseoberteil kann klarglasig, mattiert oder perlierend ausgestaltet sein.The chimney effect can be enhanced by applying a sleeve-shaped upper housing part to the lower housing part. The upper housing part also has two open, opposite sides. This upper housing part is at least partially transparent to the light emitted by the at least one semiconductor component and at least partially surrounds the carrier element. The upper part of the housing can be clear, frosted or pearlized.
Insbesondere ist das Gehäuseunterteil sockelartig ausgebildet und mittels Schraubverbindung, Bajonettverbindung mit einem passgenauen Gegenstück lösbar mechanisch verbindbar. Beispielsweise denkbar wären hier die Edison-Sockel , beispielsweise E14 oder E17. Durch diese Edison-Sockel ist neben der mechanischen SchraubVerbindung ebenfalls eine elektrische Verbindung zum Betreiben des Halbleiterbauelements erzeugt. Andere mögliche Sockeltypen sind Stecksockel und Bajonettsockel .In particular, the lower housing part is socket-like and releasably mechanically connectable by means of screw connection, bayonet connection with a tailor-made counterpart. For example, conceivable here would be the Edison sockets, such as E14 or E17. Through this Edison socket in addition to the mechanical screw connection also generates an electrical connection for operating the semiconductor device. Other possible socket types are sockets and bayonet sockets.
In einer Ausgestaltung ist das Halbleiterbauelement eine Weißlicht- LED oder eine auf blauem Licht basierende LED. Diese LED können weiterhin Wellenlängenkonversionsmittel enthalten, die eine Primärwellenlänge in eine Sekundärwellenlänge wandeln. Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Trägerelement Kühlrippen aufweist, wodurch zusätzlich eine höhere Oberfläche des Trägerelements erzeugt ist und durch die erzeugte Luftströmung des Kamineffekts mehr Wärme vom Trägerelement an die Umgebung abgegeben wird.In one embodiment, the semiconductor device is a white light LED or a blue light based LED. These LEDs may further include wavelength conversion means that convert a primary wavelength to a secondary wavelength. It is also advantageous if the carrier element has cooling ribs, whereby in addition a higher surface of the carrier element is generated and more heat is released from the carrier element to the environment by the generated air flow of the chimney effect.
In einer Ausgestaltung sind in das Trägerelement Bohrungen eingearbeitet und/oder Wärme abtransportierende Rohre, so genannte Heatpipes vorgesehen. Diese Heatpipes können aufgelötet, aufgeklebt oder anders Wärme leitend mit dem Trägerelement verbunden sein. Diese Heatpipes sind in einer Ausgestaltung verschlossen und mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt sein. Diese Heatpipes können weiterhin ringförmig ausgestaltet sein, wodurch ein verbesserter Wärmeabtransport erzielt ist.In one embodiment, bores are incorporated into the carrier element and / or heat-transporting pipes, so-called heatpipes provided. These heatpipes can be soldered, glued or otherwise heat conductively connected to the support element. These heat pipes are closed in one embodiment and filled with a cooling liquid. These heatpipes can continue to be designed annular, whereby an improved heat dissipation is achieved.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei in den Zeichnungen gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß bzw. übertrieben vereinfacht dargestellt sein. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings, wherein in the drawings the same or equivalent components are each marked with the same reference numerals. The illustrated elements are not to be considered as true to scale, but individual elements may be exaggerated in size or exaggerated simplified for better understanding. Show it:
Figur 1 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Emittieren von Licht,FIG. 1 shows a first embodiment of an arrangement according to the invention for emitting light,
Figur 2 eine Weiterbildung des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ,2 shows a development of the embodiment shown in Figure 1,
Figur 3 eine Weiterbildung des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels , Figur 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Emittieren von Licht mit üblichen Schraubsockel ,3 shows a development of the embodiment shown in Figure 1, FIG. 4 shows an alternative exemplary embodiment of an arrangement for emitting light with the usual screw base,
Figur 5 in A bis D Ausführungsbeispiele eines mindestens teiltransparenten Gehäuseoberteils ,5 shows in A to D exemplary embodiments of an at least partially transparent housing upper part,
Figur 6 in A bis E Ausführungsbeispiele zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterbauelemente auf dem Trägerelement ,FIG. 6 shows in A to E exemplary embodiments for electrically contacting the semiconductor components on the carrier element,
Figur 7A vergrößerte Detaildarstellung zur Kontaktierung eines Halbleiterbauelements auf dem Trägerelement,FIG. 7A enlarged detailed representation for contacting a semiconductor component on the carrier element,
Figur 7B weitere vergrößerte Darstellung zur Kontaktierung eines Halbleiterbauelements auf dem Trägerelement,FIG. 7B shows a further enlarged view for contacting a semiconductor component on the carrier element,
Figur 8 in A bis F Ausführungsvarianten des TrägerelementsFigure 8 in A to F embodiments of the support element
Figur 9 in A bis D Ausführungsbeispiele für die elektronische Versorgung der HalbleiterbauelementeFigure 9 in A to D embodiments for the electronic supply of the semiconductor devices
Figur 10 Ausführungsbeispiel für die elektronische Versorgung der Halbleiterbauelemente aus Figur 5FIG. 10 Exemplary embodiment for the electronic supply of the semiconductor components from FIG. 5
Figur 11 alternatives Ausführungsbeispiel zur elektronischen Versorgung der Halbleiterbauelemente der Figuren 9 und 10.FIG. 11 shows an alternative exemplary embodiment for the electronic supply of the semiconductor components of FIGS. 9 and 10.
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier sind fünf Halbleiterbauelemente 2 auf einem Trägerelement 1 angeordnet. Das Trägerelement 1, welches Wärme leitend ist, ist über die mechanische Verbindung 4 mit ei- nem Gehäuseunterteil 3 verbunden. Das Gehäuseunterteil 3 ist dabei hülsenförmig ausgestaltet. Als Hülse wird ein hohler Körper verstanden, der an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten offen ist. Die Halbleiterbauelemente 2 werden über e- lektrische Kontaktierungen angesteuert und dadurch betrieben. Im Betrieb werden die Halbleiterbauelemente 2 Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches des elektromagnetischen Spektrums emittieren. Zusätzlich wird thermische Energie von den Halbleiterbauelementen 2 im infraroten Bereich des EM- Spektrums ausgestrahlt.FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention. Here, five semiconductor devices 2 are arranged on a carrier element 1. The carrier element 1, which is heat-conducting, is connected via the mechanical connection 4 with a nem housing bottom part 3 connected. The lower housing part 3 is designed sleeve-shaped. As a sleeve, a hollow body is understood, which is open on at least two opposite sides. The semiconductor devices 2 are driven via electrical contacts and thereby operated. In operation, the semiconductor devices 2 will emit light of a certain wavelength range of the electromagnetic spectrum. In addition, thermal energy is radiated from the semiconductor devices 2 in the infrared region of the EM spectrum.
Das Wärme leitende Trägerelement 1 wird durch den Betrieb der Halbleiterbauelemente 2 erwärmt. Durch die teilweise Platzierung des Trägerelementes 1 im Gehäuseunterteil 3 entsteht eine Wärmequelle im hülsenförmigen Gehäuseunterteil 3. Durch den eingangs beschriebenen Kamineffekt wird die warme Luft nach oben aufsteigen und durch die erste offene Seite 31 des Gehäuseunterteils entweichen. Durch den im Inneren des Gehäuseunterteils 3 entstehenden Unterdruck wird kalte Luft aus der Umgebung durch die zweite offene Seite 32 des Gehäuseunterteils in das Gehäuseunterteil 3 gezogen. Es kommt zu einer kontinuierlichen Strömung kalter Luft durch die erste Seite 31 und warmer bzw. heißer Luft aus der zweiten Seite 32. Durch die kältere Luft der Umgebung wird das Trägerelement 1 gekühlt .The heat-conducting carrier element 1 is heated by the operation of the semiconductor devices 2. Due to the partial placement of the support element 1 in the lower housing part 3 creates a heat source in the sleeve-shaped housing bottom 3. By the chimney effect described above, the warm air will rise up and escape through the first open side 31 of the housing base. Due to the resulting negative pressure in the interior of the lower housing part 3 cold air is drawn from the environment through the second open side 32 of the lower housing part in the lower housing part 3. There is a continuous flow of cold air through the first side 31 and warm or hot air from the second side 32. By the colder air of the environment, the support member 1 is cooled.
Zusätzlich ist ein Gehäuseoberteil 7 auf dem Gehäuseunterteil 3, das den Kamineffekt weiter verstärkt. Die aus der ersten Seite 71 des Gehäuseoberteils ausströmende warme Luft wird durch kalte, über die erste Seite 31 des Gehäuseunterteils 3 nachströmende kältere Luft ersetzt und kühlt das Trägerelement. Die erste Seite 31 des Gehäuseunterteils ist dabei weiterhin zumindest teilweise geöffnet. Durch die mittels Kamin- effekt erzeugte Kühlung werden die Halbleiterbauelemente 2 gekühlt .In addition, an upper housing part 7 on the lower housing part 3, which further enhances the chimney effect. The flowing out of the first side 71 of the upper housing part warm air is replaced by cold, flowing over the first side 31 of the lower housing part 3 colder air and cools the support element. The first side 31 of the housing base is still open at least partially. By means of Effect generated cooling the semiconductor devices 2 are cooled.
Bei der Verwendung von Halbleiterbauelementen 2 ist ein e- lektrooptische Wirkungsgrad von 20% und mehr erreicht. Somit ist für die gleiche Lichtausbeute der Anordnung mittels Verwendung von LED eine elektrische Leistungsersparnis erreicht. Bei dem Ersetzen einer 25 Watt Glühlampe sind mit LED nur lediglich 6,25 Watt elektrische Leistungsaufnahme nötig, um die gleiche Lichtausbeute zu erhalten. Mit einem Wirkungsgrad von 20% ist eine Wärmeleistung von 5W abzuführen.When using semiconductor devices 2, an electro-optical efficiency of 20% and more is achieved. Thus, an electrical power saving is achieved for the same luminous efficacy of the device using LED. When replacing a 25 watt incandescent lamp with LED, only 6.25 watt of electrical power is needed to get the same light output. With an efficiency of 20%, a heat output of 5W is dissipated.
Der elektrooptische Wirkungsgrad von LED ist sehr stark temperaturabhängig. Hierbei sind Steilheitskoeffizienten bei roten LED von -0,6 %/K bzw. -0,4 %/K bei blauen LED anzunehmen. Bei Verwendung von blauen LED mit Konversionsstoffen verschlechtert sich der Steilheitskoeffizient etwas. Der Wirkungsgrad einer LED ist demnach bei 25 Grad Celsius 1,4-fach höher als bei 75 Grad Celsius. Es ist daher anzustreben, die Temperatur innerhalb der Anordnung nicht über einen bestimmten Wert hinaus ansteigt .The electro-optical efficiency of LED is very temperature dependent. Slope coefficients for red LEDs are assumed to be -0.6% / K and -0.4% / K for blue LEDs. When using blue LED with conversion substances, the slope coefficient deteriorates slightly. The efficiency of an LED is therefore 1.4 times higher at 25 degrees Celsius than at 75 degrees Celsius. It is therefore desirable to ensure that the temperature within the assembly does not rise above a certain level.
Zur Bestimmung des Wärmeübergangs an die Umgebungsluft ist grundsätzlich kein linearer Zusammenhang zwischen Wärmeaustauschfläche und Gleichgewichtstemperatur, beziehungsweise Wärmeübergangswiderstand zu erwarten. Grund hierfür ist der Kamineffekt, denn je heißer die Anordnung im Inneren ist, desto stärker ist die kühlende Luftströmung.To determine the heat transfer to the ambient air is basically no linear relationship between the heat exchange surface and equilibrium temperature, or to expect heat transfer resistance. The reason for this is the chimney effect, because the hotter the arrangement inside, the stronger the cooling air flow.
Ist beispielsweise eine Verlustleistung von 5 W abzuführen, muss zunächst ermittelt werden, wie viel Wärmeableitung durch die Anordnung erreicht ist. In empirischen Versuchen wurde ermittelt, dass ein 12cm langes Aluminiumrohr, mit 25mm Au- ßendurchmesser und 12mm Rohrstärke einen Wärmeübergangswiderstand von ca. 6,3 K/W aufweist.If, for example, a power dissipation of 5 W is dissipated, it must first be determined how much heat dissipation has been achieved by the arrangement. In empirical tests it was determined that a 12cm long aluminum tube, with 25mm Au ßendurchmesser and 12mm pipe thickness has a heat transfer resistance of about 6.3 K / W.
Bei der Abführung von 5 Watt Wärmeleistung ist also mit einer Aufheizung von 5 W * 6,3 K/W = 31, 5K zu rechnen. Bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad Celsius werden im Rohr ca. 57 Grad Celsius erreicht. Als empirischer Wert wurde ermittelt, dass ein Gesamtwärmewiderstand von 3,6 K/W nicht überschritten werden sollte. Diese Rechnungen und Zahlenwerte dienen hier lediglich der Veranschaulichung und sollten nicht als allgemeingültige Werte betrachtet werden.When dissipating 5 watts of heat output, a heating of 5 W * 6.3 K / W = 31.5K can therefore be expected. At an ambient temperature of 25 degrees Celsius, the pipe reaches about 57 degrees Celsius. As an empirical value, it was determined that a total thermal resistance of 3.6 K / W should not be exceeded. These calculations and numerical values are for illustrative purposes only and should not be considered as universal values.
Zweckmäßigerweise ist das Halbleiterbauelement 2 nicht zu lichtstark zu wählen. Mittels vieler lichtschwacher LEDs ist die erzeugte thermische Energie besser auf dem Kühlkörper bzw. dem Trägerelement verteilt und verbessert abführbar. Dadurch ergibt sich zusätzlich auch eine größere gestalterische Freiheit der Anordnung, um zu einem ästhetischeren Gesamtbild der Anordnung zu gelangen und eine authentischere Kerzennachbildung zu erhalten. Mittels vieler schwacher LEDs ist somit das Farbenspiel einer Glühlampe besser nachzubilden als mit nur wenigen sehr starken LEDs .Conveniently, the semiconductor device 2 is not too bright to choose. By means of many low-faint LEDs, the thermal energy generated is better distributed on the heat sink or the support element and improves drainable. This also results in a greater design freedom of the arrangement in order to arrive at a more aesthetic overall picture of the arrangement and to obtain a more authentic candle reproduction. By means of many weak LEDs, the color play of an incandescent lamp is easier to reproduce than with only a few very strong LEDs.
Nimmt man beispielsweise ca. 16 bis 24 LEDs für eine Anordnung, bedeutet das, dass jede LED eine elektrische Betriebsleistung von 6,25 W/ (16 bis 24) = (0,4 bis 0,26) W sind. Dadurch muss der Wärmeübergangswiderstand zum Wärmetauschermetall 3,6 K/W * 16 LED sein, was wiederum 57 K/W entspricht. Dies ist mit herkömmlichen LED-Chips bei einer Größe von 0,5 * 0,5 qm erreichbar. Ausführungsbeispiele für die elektrische Ansteuerung der Halbleiterbauelemente ist in Figuren 9 bis 11 aufgezeigt . Dieses Rechenbeispiel ist in keinster Weise für den Erfindungsgedanken einschränkend, theoretisch ist eine Glühlampe unterschiedlichster Wattzahl auch mit nur einer Hoch- leistungs- LED nachbildbar.For example, taking about 16 to 24 LEDs for an array means that each LED has an electrical operating power of 6.25 W / (16 to 24) = (0.4 to 0.26) W. As a result, the heat transfer resistance to the heat exchanger metal must be 3.6 K / W * 16 LED, which in turn corresponds to 57 K / W. This can be achieved with conventional LED chips with a size of 0.5 * 0.5 square meters. Embodiments for the electrical control of the semiconductor components is shown in FIGS. 9 to 11. This calculation example is by no means restrictive of the inventive idea, theoretically an incandescent lamp of very different wattage can also be emulated with only one high-power LED.
In den Figuren 2 und 3 sind Weiterbildungen der Anordnung zum Emittieren von Licht nach Figur 1 aufgezeigt. Es ist aufgezeigt, dass das Gehäuseunterteil 3 offen und mechanisch mit dem Trägerelement 1 verbunden ist. Die elektrische Kontaktie- rung der Halbleiterbauelemente 2 erfolgt hier beispielsweise mittels Drahtverbindungen.In the figures 2 and 3 developments of the arrangement for emitting light of Figure 1 are shown. It is shown that the lower housing part 3 is open and mechanically connected to the carrier element 1. The electrical contacting of the semiconductor components 2 takes place here, for example, by means of wire connections.
Die in den Figuren 1 bis 3 verwendeten Halbleiterbauelemente sind beispielsweise LED. Diese LED sind bevorzugt Lam- berstrahler, wodurch in einer Kristallkronleuchteranordnung mit geschliffenen Kristallen möglichst viele Brechungen und zusätzliche Lichteffekte erzeugen. Als Lamberstrahler wird hier ein physikalisch idealer Strahler bezeichnet, dessen nach allen Richtungen konstant ist .The semiconductor components used in FIGS. 1 to 3 are, for example, LEDs. These LEDs are preferably lamp radiators, which generate as many refractions and additional light effects in a crystal chandelier arrangement with ground crystals. As Lamberstrahler here a physically ideal radiator is called, which is constant in all directions.
Im Folgenden werden einige technische Details zur Anordnung nach Figur 3 gegeben. Die Stromzuleitung weist beispielsweise ein Gewinde von M8 auf. Das Gehäuseoberteil weist in einen Durchmesser von 25 bis 35 Millimeter auf. Es werden neun Weißlicht- LED verwendet. Die Kühlflügel des Trägerelements 1 sind um 45 Grad abgeschrägt, wodurch auch durch das Gehäuseunterteil 3 Licht ausgesendet werden kann. Beispielsweise ist das Gehäuseunterteil ein Aluminium- Druckgussteil und Silber eloxiert bzw. weiß lackiert. Durch Ausformen wird eine typische Kerzenform erhalten.In the following some technical details are given to the arrangement of Figure 3. The power supply has, for example, a thread of M8. The upper housing part has a diameter of 25 to 35 millimeters. Nine white light LEDs are used. The cooling vanes of the support element 1 are bevelled by 45 degrees, which can also be emitted through the lower housing part 3 light. For example, the lower housing part is an aluminum die-cast part and silver anodized or painted white. By molding a typical candle shape is obtained.
In Figur 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Anordnung zum Emittieren von Licht aufgezeigt. Hierzu weist das Trägerelement 1 mehrere Ausleger 5 auf. Auf diesen AuslegernFIG. 4 shows an alternative embodiment of the arrangement for emitting light. For this purpose, the Carrier element 1 more boom 5. On these arms
5 sind die Halbleiterbauelemente 2 angeordnet. Zusätzlich ist das Gehäuseunterteil 3 mit einem Schraubensockel 6 ausgestaltet. Hierzu kann speziell der Edisonsockel aus der E-Reihe verwendet werden. Weitere denkbare Sockel sind Steck- oder Baj onettsockel . Neben der mechanischen Befestigung des Gehäuseunterteils 3 mit einem passgenauen Gegenstück ist auch die elektrische Kontaktierung der jeweiligen Halbleiterbauelemente 2 erreicht.5, the semiconductor devices 2 are arranged. In addition, the lower housing part 3 is designed with a screw base 6. For this purpose, the Edison socket from the E series can be used in particular. Other conceivable sockets are plug or Baj onettsockel. In addition to the mechanical attachment of the lower housing part 3 with a tailor-made counterpart, the electrical contacting of the respective semiconductor components 2 is achieved.
Eine vereinfachte Verdrahtung aller Halbleiterbauelemente 2 wird durch Parallelschaltung erreicht, ein Ausführungsbeispiel dazu ist in Figur 9 aufgezeigt . Zur Verringerung der Leitungsquerschnitte der Verdrahtung ist zum verbesserten Ansteuern vorgesehen, dass pro Ausleger 5 eine Reihenschaltung der Halbleiterbauelemente 2 vorgenommen wird, und diese einzelnen Ausleger 5 wiederum parallel verschaltet sind. Dadurch ist der Stromfluss pro Ausleger konstant, was zu einer konstanten Lichtleistung pro Ausleger 5 führt. Etwaige Schwankungen der Flussspannung wird dadurch kompensiert. Bei Reihenschaltung ist es nötig, dass beide Anschlüsse der Halbleiterbauelemente 2 potenzialfrei sind. Dies ist in den FigurenA simplified wiring of all semiconductor devices 2 is achieved by parallel connection, an embodiment of which is shown in Figure 9. To reduce the cable cross-sections of the wiring is provided for improved control that per boom 5, a series circuit of the semiconductor devices 2 is made, and these individual arms 5 are in turn connected in parallel. As a result, the current flow per arm is constant, which leads to a constant light output per boom 5. Any fluctuations in the forward voltage is compensated. When connected in series, it is necessary that both terminals of the semiconductor devices 2 are potential-free. This is in the figures
6 bis 8 näher dargestellt.6 to 8 shown in more detail.
In den Figuren 5a bis 5d sind Ausführungsbeispiele des Gehäuseoberteils 7 aufgezeigt. Form und Gestaltung sind hierbei keine Grenzen gesetzt, lediglich der Kamineffekt sollte durch die Formgebung des Gehäuseoberteils 7 verstärkt werden. Hierzu sollten Gehäuseoberteil 7 und Gehäuseunterteil 3 an den anliegenden Seiten 32 und 72 einen identischen Durchschnitt aufweisen. Das Gehäuseoberteil 7 ist bevorzugt aus Glas. Die Beschaffenheit des Glases kann klar, mattiert oder perliert sein. Weiterhin ist denkbar, dass auch ein Kunststoff verwendet wird.In the figures 5a to 5d embodiments of the upper housing part 7 are shown. Form and design are no limits, only the chimney effect should be reinforced by the shape of the upper housing part 7. For this purpose, the upper housing part 7 and the lower housing part 3 should have an identical average on the adjacent sides 32 and 72. The upper housing part 7 is preferably made of glass. The texture of the glass can be clear, frosted or pearlized be. Furthermore, it is conceivable that a plastic is used.
In den Figuren 6a bis 6e sind Anordnungen und Verschaltungen der Halbleiterbauelemente 2 auf dem jeweiligen Ausleger 5 dargestellt. Die elektrische Versorgung dieser Halbleiterbauelemente 2 ist in den Figuren 9 bis 11 verdeutlicht. Die Ausleger 5 des Trägerelements 1 können eine Kontaktfolie aufweisen oder zumindest teilweise als eine Leiterplatine ausgebildet sein. In Figur 6a weist der Ausleger 5 Leiterstrukturen 8 auf, mit denen die einzelnen Halbleiterbauelemente 2 in Reihe verschaltet sind. Die Anschlüsse zum Betreiben der Halbleiterbauelemente 2 sind oben und unten am Ausleger 5 angeordnet . In Figur 6b ist eine Seitenansicht des in Figur 6a dargestellten Auslegers 5 aufgezeigt.In FIGS. 6a to 6e, arrangements and interconnections of the semiconductor components 2 on the respective arm 5 are shown. The electrical supply of these semiconductor components 2 is illustrated in FIGS. 9 to 11. The arms 5 of the carrier element 1 can have a contact foil or at least partially be formed as a printed circuit board. In FIG. 6a, the boom 5 has conductor structures 8 with which the individual semiconductor components 2 are connected in series. The terminals for operating the semiconductor components 2 are arranged at the top and bottom of the boom 5. FIG. 6b shows a side view of the arm 5 shown in FIG. 6a.
In Figur 6c ist ein alternatives Ausführungsbeispiel des in Figur 6a dargestellten Auslegers aufgezeigt . Hierbei weist der Ausleger 5 zumindest eine Durchkontaktierung auf, wodurch auf der Rückseite des Auslegers 5, wie in Figur 6d aufgezeigt, der Rückleiter zum unteren Ende des Auslegers 5 geführt wird. In der Ausführungsvariante nach Figur 6e ist eine ästhetische Flammennachbildung vorgesehen. Die Anordnungen und Verschaltungen der einzelnen Halbleiterbauelemente 2 nach Figur 6 dienen lediglich als Beispiel . Andere Anordnungen und Verschaltungen sind ebenfalls denkbar.FIG. 6c shows an alternative embodiment of the cantilever shown in FIG. 6a. In this case, the boom 5 has at least one plated-through hole, as a result of which the return conductor is led to the lower end of the boom 5 on the rear side of the arm 5, as shown in FIG. 6d. In the embodiment of Figure 6e an aesthetic flame simulation is provided. The arrangements and interconnections of the individual semiconductor components 2 according to FIG. 6 serve only as an example. Other arrangements and interconnections are also conceivable.
Eine detailliertere Darstellung der Platzierung eines LED- Halbleiterbauelements 2 auf dem Ausleger 5, ist in Figur 7a und 7b dargestellt. Mittels Bondverbindung 10 wird das Halbleiterbauelement 2 mit den Leiterstrukturen 8 verbunden. Die Platzierung auf dem Ausleger 5 kann mittels Kleber 11 bzw. einer Lötverbindung durchgeführt sein. Zusätzlich kann ein Verkappungsmaterial bzw. Vergussmasse 12 zum Schutz der Bondverbindung und des Halbleiterbauelements 2 vorgesehen sein. Diese Vergussmasse 12 ist transparent für das ausgesendete Licht sein.A more detailed illustration of the placement of an LED semiconductor device 2 on the cantilever 5 is shown in FIGS. 7a and 7b. By means of bond 10, the semiconductor device 2 is connected to the conductor structures 8. The placement on the boom 5 can be performed by means of adhesive 11 or a solder joint. In addition, a Capping material or potting compound 12 to protect the bond and the semiconductor device 2 may be provided. This potting compound 12 is transparent to the emitted light.
Eine Kontaktierungsmöglichkeit ist in der Figur 7b dargestellt . Hierbei sind zwei Leiterstrukturen 8 dargestellt und mittels Drahtbondverbindung mit den jeweiligen Halbleiteranschlüssen verbunden. Im Falle der Verwendung einer Kontaktfo- lie sollte diese ausreichend Wärme ableiten und sehr dünn sein. Sie kann einseitig oder zweiseitig kaschiert sein.A contacting possibility is shown in FIG. 7b. In this case, two conductor structures 8 are shown and connected by means of Drahtbondverbindung with the respective semiconductor terminals. If a contact sheet is used, it should dissipate enough heat and be very thin. It can be laminated on one or two sides.
Sämtliche Formen der Figuren 6 und 7 können an das jeweilige Design des Trägerelements 1 und dessen Auslegern 5 angepasst sein. Grundsätzlich sei erwähnt, dass die Halbleiterbauelemente nicht in Form oder Art beschränkt sind. Es können sowohl „Hole-through-Bauelemente" , wie auch „ SMT-Bauelemente" verwendet werden. Zusätzlich ist auch Denkbar, dass ein Halbleiterchip anstelle eines vergossenen Halbleiterbauelements 2 angeordnet wird.All forms of FIGS. 6 and 7 can be adapted to the respective design of the carrier element 1 and its arms 5. In principle, it should be mentioned that the semiconductor components are not limited in shape or type. Both hole-through devices and SMT devices can be used. In addition, it is also conceivable for a semiconductor chip to be arranged instead of a potted semiconductor component 2.
In den Figuren 8a bis 8f sind Ausführungsbeispiele des Trägerelements 1 dargestellt . Jedes Trägerelement 1 weist dabei mehrere Ausleger 5 auf . Auf den Auslegern 5 sind Halbleiterbauelemente 2 in Reihe verschaltet und über Leiterstrukturen 8 miteinander in Reihe verschaltet. Ausführungsbeispiele für die elektrische Ansteuerung der Halbleiterbauelemente ist in Figuren 9 bis 11 aufgezeigt. Man erkennt, dass die Leiterstrukturen 8 die Halbleiterbauelemente 2 auf dem Trägerelement 1 in Parallelschaltung pro Ausleger verbindet. Ist das Trägerelement 1 reflektierend ausgestaltet, so ist eine höhere Lichtausbeute der Anordnung erzielt. Zusätzlich sollten die Ausleger Wärme leitend sein, wodurch eine verbesserte Wärmeabfuhr möglich ist. Die zugehörigen Draufsichten zeigen, dass die Ausleger einseitig bzw. zweiseitig bestückbar sind. Die Form kann hierbei konisch oder gerade sein bzw. gewinkelt oder abgerundet. Weiterhin kann die innere Schicht perlierend ausgestaltet sein. In einer bevorzugten Ausführung ist das Trägerelement eine Wärmesenke und als Kühlkörper geformt. Hierzu sind zusätzliche Kühlrippen vorzusehen. Die Halbleiterbauelemente können hierbei zweiseitig auf den Auslegern 5, wie in Figur 8c und 8d dargestellt, oder einseitig auf dem Auslegern 5, wie in Figur 8e und 8f dargestellt, angeordnet sein.Exemplary embodiments of the carrier element 1 are shown in FIGS. 8a to 8f. Each carrier element 1 in this case has a plurality of arms 5. On the arms 5 semiconductor devices 2 are connected in series and interconnected via conductor structures 8 with each other in series. Embodiments for the electrical control of the semiconductor components is shown in FIGS. 9 to 11. It can be seen that the conductor structures 8 connect the semiconductor components 2 on the carrier element 1 in parallel connection per arm. If the carrier element 1 has a reflective design, then a higher light output of the arrangement is achieved. In addition, the outriggers should be heat conductive, resulting in an improved Heat dissipation is possible. The associated plan views show that the cantilevers can be fitted on one side or on both sides. The shape may be conical or straight or angled or rounded. Furthermore, the inner layer can be designed perlierend. In a preferred embodiment, the carrier element is a heat sink and shaped as a heat sink. For this purpose, additional cooling fins are provided. The semiconductor components may in this case be arranged on two sides on the arms 5, as shown in FIGS. 8c and 8d, or on one side on the arm 5, as shown in FIGS. 8e and 8f.
In Figuren 9 A bis D sind Ausführungsbeispiele zur elektronischen Ansteuerung von den Halbleiterbauelementen 2 aufgezeigt. Dazu ist in jeder der Figuren 9 eine gleichrichtende Einheit 13 vorgesehen. Eingangs ist an diese Einheit 13 eine WechselSpannung, insbesondere die Netzspannung von 230V, angelegt. Andere Spannungsarten, Spannungshöhen und Frequenzen sind ebenfalls denkbar. In Figur 9A sind die einzelnen Halbleiterbauelemente 2 in Serie mit jeweils einem Vorwiderstand 14 verschaltet . Die einzelnen Halbleiterbauelementstränge sind dabei parallel verschaltet. Der Vorwiderstand 14 dient vorrangig dem Ausgleich von Flussspannungsunterschieden der einzelnen Halbleiterbauelemente 2. Ein einzelner Widerstand zur Strombegrenzung in Serie zur gesamten Parallelschaltung ist ebenfalls denkbar, insofern keine Flussspannungsdifferen- zen auszugleichen sind. Es gilt:FIGS. 9A to D show exemplary embodiments of the electronic control of the semiconductor components 2. For this purpose, a rectifying unit 13 is provided in each of FIGS. Input is to this unit 13, an AC voltage, in particular the mains voltage of 230V, applied. Other types of voltage, voltage levels and frequencies are also conceivable. In FIG. 9A, the individual semiconductor components 2 are connected in series with a respective series resistor 14. The individual semiconductor component strands are connected in parallel. The series resistor 14 serves primarily to compensate for differences in the flux voltage of the individual semiconductor components 2. A single resistor for limiting the current in series with the entire parallel circuit is likewise conceivable insofar as no differences in the flux voltage are to be compensated. The following applies:
Vorwiderstand 14 = (Flussspannungsunterschied/ Strom der ein- zelnenen Parallelpfade) - einzelner WiderstandSeries resistor 14 = (flux voltage difference / current of the individual parallel paths) - single resistor
In Figur 9B ist eine Reihenschaltung der Halbleiterbauelemente 2 aufgezeigt. Insbesondere ist die gleichrichtende Einheit 13 als verlustarme Stromkondensator-Sperrschwingerschaltung aufzubauen. Eine Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung ist in Figur 9C aufgezeigt. Hierbei sind die Halbleiterbauelemente 2 eines Auslegers 5 des Trägerelements 1 in Reihe verschaltet und alle Ausleger 5 parallel verschaltet.FIG. 9B shows a series connection of the semiconductor components 2. In particular, the rectifying unit 13 as a low-loss power capacitor Sperrschwingerschaltung build. A combination of series and parallel connection is shown in Figure 9C. In this case, the semiconductor components 2 of a cantilever 5 of the carrier element 1 are connected in series and all the cantilevers 5 are connected in parallel.
In Figur 9D sind zwei Reihenschaltungen mit jeweils getrennten Strömen Il und 12 aufgezeigt. Dies ist insbesondere anzuwenden, wenn die Farbtemperatur individuell pro Reihenschaltung eingestellt werden sollte.FIG. 9D shows two series circuits, each having separate currents I1 and I2. This is especially useful if the color temperature should be set individually per series connection.
In Figur 10 ist eine elektrische Ansteuerung für Halbleiterbauelemente 2 der Figur 5 vorgesehen. Im Sockelartigen Gehäuseunterteil 3 ist eine Strom begrenzende Spule Ll vorgesehen Sie dient teilweise auch als Blindleistungskompensation. Die Spule Ll ist in Reihe verschaltet mit einem Kondensator Cl. Der Kondensator Cl ist in Reihe verschaltet mit drei antiparallel geschalteten Halbleiterbauelementen 2. Die beiden hinteren reihengeschalteten antiparallelen Halbleiterbauelemente 2 sind parallel zu einer Reihenschaltung bestehend aus Kondensator C2 Schalter Sl und Spule L2 angeordnet. Bevorzugt sind die Halbleiterbauelemente 2 und die Leiterstrukturen 8 elektrisch isoliert. Durch das Platzieren des Gehäuseoberteils 7 ist zusätzliche ein Berührungsschütz gegeben. Durch den Schalter S2 sind die beiden antiparallel geschalteten Dioden überbrückt. Dies dient einer optionalen Farbumschaltung . Der Kondensator Cl wird dabei als Strom begrenzender Widerstand.FIG. 10 shows an electrical drive for semiconductor components 2 of FIG. 5. In the base-like housing part 3, a current-limiting coil Ll is provided and serves partly as reactive power compensation. The coil Ll is connected in series with a capacitor Cl. The capacitor Cl is connected in series with three antiparallel-connected semiconductor devices 2. The two rear series-connected antiparallel semiconductor devices 2 are arranged parallel to a series circuit consisting of capacitor C2 switch Sl and coil L2. The semiconductor components 2 and the conductor structures 8 are preferably electrically insulated. By placing the upper housing part 7 additional contact contactor is given. By the switch S2, the two antiparallel connected diodes are bridged. This is an optional color change. The capacitor Cl is used as a current limiting resistor.
In Figur 11 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der e- lektrischen Ansteuerung der Halbleiterbauelemente 2 der Figuren 9 und 10 aufgezeigt. Dazu ist eine Spule L3 bevorzugt ab- stimmbar ausgestaltet. Dadurch ist wiederum eine Farbgestaltung möglich.FIG. 11 shows an alternative exemplary embodiment of the electrical actuation of the semiconductor components 2 of FIGS. 9 and 10. For this purpose, a coil L3 is preferably removed. tunable. This, in turn, a color design is possible.
Es ist weiter denkbar, dass mehrere Wellenlängen durch unterschiedliche Halbleiterbauelemente 2 erzeugt werden. Grundsätzlich sollten weiße LEDs oder blauer LEDs mit Konverterstoffen verwendet werden, um ein möglichst breites Farbspektrum zu erzeugen. Wichtig ist hierbei die Erzeugung eines möglichst breiten Farbspektrums. Zur weiteren Farbgestaltung kann es vorteilhaft sein, das Gehäuseoberteil 7 mit sichtbaren reflektierenden ausgelegten Flächen zu bestücken. Weiterhin sind auch Diffusoren denkbar. Das Gehäuseunterteil 3 ist beispielsweise ein demonierbares, kerzenschaftiges Metallrohr. Etwaige Kühlrippen bzw. das Trägerelement 1 selbst ist wärmeschlüssig mit dem Gehäuseunterteil 3 zu verbinden.It is also conceivable that a plurality of wavelengths are generated by different semiconductor components 2. Basically, white LEDs or blue LEDs with converter materials should be used to produce the broadest possible color spectrum. Important here is the generation of the broadest possible color spectrum. For further color design, it may be advantageous to equip the housing upper part 7 with visible reflective surfaces designed. Furthermore, diffusers are also conceivable. The lower housing part 3 is for example a demountable, kerzenschaftiges metal tube. Any cooling fins or the support element 1 itself is heat-tight to connect to the lower housing part 3.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass diese Anordnung in einer Leuchtenvorrichtung eingesetzt ist. Hierzu ist eine elektrische Fassung vorgesehen, in welche die Anordnung beispielsweise mittels Edisonsockel aufweisenden Gehäuseunterteil 3 eingebracht ist. Ein sogenannter Kronleuchter mit einer Vielzahl von mechanischen Auslegern und beschriebenen Anordnungen ist denkbar. Zur Erzeugung stimmungsvoller Effekte sind Kristallgehänge am Kronleuchter vorgesehen. It is further contemplated that this arrangement is used in a lighting device. For this purpose, an electrical socket is provided, in which the arrangement is introduced, for example, by means of Edison socket housing lower part 3. A so-called chandelier with a variety of mechanical arms and described arrangements is conceivable. To create atmospheric effects crystal pendants are provided on the chandelier.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zum Emittieren von Licht mit :1. Arrangement for emitting light with:
- einem Trägerelement (1) ,a support element (1),
- zumindest einem, das Licht emittierende Halbleiterbauelement (2), wobei das Halbleiterbauelemeηt (2) auf dem Trägerelement (1) angeordnet ist und- At least one, the light-emitting semiconductor device (2), wherein the Halbleiterbauelemeηt (2) on the carrier element (1) is arranged and
- einem, zu zwei gegenüberliegenden Seiten (31, 32) offenen hülsenförmigen Gehäuseunterteil (3) , wobei das Trägerelement (1 ) :- one, on two opposite sides (31, 32) open tubular housing lower part (3), wherein the carrier element (1):
- mit dem Gehäuseunterteil (3) mechanisch verbunden ist,- Is mechanically connected to the lower housing part (3),
- Wärme leitend ist und- Heat is conductive and
- zumindest teilweise von dem Gehäuseunterteil (3) umhüllt ist, ohne die offenen Seiten (31,32) des Gehäuseunterteils (3) zu verschließen.- At least partially by the housing lower part (3) is wrapped, without the open sides (31,32) of the housing lower part (3) to close.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei mehrere Halbleiterbauelemente (2) auf dem Trägerelement (1) platziert sind.2. Arrangement according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor components (2) are placed on the carrier element (1).
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , wobei das Trägerelement (1) Ausleger (5) aufweist und die Halbleiterbauelemente (2) auf diesen Auslegern (5) platziert sind.3. Arrangement according to one of claims 1 or 2, wherein the carrier element (1) cantilever (5) and the semiconductor components (2) are placed on these arms (5).
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest Teile der Oberfläche des Trägerelements (1) reflektierend oder spiegelnd für das emittierende Licht sind.4. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least parts of the surface of the carrier element (1) are reflective or specular for the emitting light.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Halbleiterbauelemente (2) in Parallelschaltung verbunden sind.5. Arrangement according to one of claims 2 to 4, wherein the semiconductor components (2) are connected in parallel.
6. Anordnung nach Ansprüchen 4 oder 5, wobei die Halbleiterbauelemente (-2) eines Auslegers (5) in Reihe verschaltet sind. 6. Arrangement according to claims 4 or 5, wherein the semiconductor components (-2) of a cantilever (5) are connected in series.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei auf dem Trägerelement (1) Leiterstrukturen (8) aufgebracht sind, die Leiterstrukturen (8) einseitig oder zweiseitig auf dem Trägereiement (1) aufgebracht sind und die Leiterstrukturen (8) die Halbleiterbauelemente (2) elektrisch kontaktierbar machen.7. Arrangement according to one of claims 3 to 6, wherein on the carrier element (1) conductor structures (8) are applied, the conductor structures (8) on one or two sides on the Trägereiement (1) are applied and the conductor structures (8) the semiconductor devices ( 2) make it electrically contactable.
8. Anordnung nach Anspruch 7, wobei die Halbleiterbauelemente (2) auf einer Kontaktfolie platziert sind und mittels Bondoder Lötverbindung (10) elektrisch mit den Leiterstrukturen (8) kontaktierbar sind.8. Arrangement according to claim 7, wherein the semiconductor components (2) are placed on a contact foil and by means of bonding or soldered connection (10) are electrically contacted with the conductor structures (8).
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement (2) ein unverkappter Halbleiterchip ist.9. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor component (2) is an uncapped semiconductor chip.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement (2) auf das Trägerelement (1) geklebt oder gelötet ist.10. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor component (2) is glued or soldered to the carrier element (1).
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung ein Gehäuseoberteil (7) aufweist und das Gehäuseoberteil :11. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the arrangement has an upper housing part (7) and the upper housing part:
- hülsenförmig ist und an zwei gegenüberliegenden Sei- ten(71,72) offen ist,is sleeve-shaped and is open on two opposite sides (71, 72),
- zumindest teilweise transparent für das emittierte Licht ist undis at least partially transparent to the emitted light and
- das Trägerelement (1) zumindest teilweise umhüllt.- The support element (1) at least partially wrapped.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuseunterteil (3) sockelartig (6) ausgebildet ist und mittels Schraubverbindung, Bajonettverbindung mit einem passgenauen Gegenstück lösbar mechanisch verbindbar ist. 12. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the lower housing part (3) socket-like (6) is formed and by means of screw, bayonet connection with a tailor-made counterpart is releasably mechanically connected.
13. Anordnung nach Anspruch 12, wobei durch die lösbare mechanische Verbindung zusätzlich eine elektrische Verbindung zum Betreiben des zumindest einen Halbleiterbauelements (2) erzeugt ist.13. Arrangement according to claim 12, wherein additionally an electrical connection for operating the at least one semiconductor component (2) is produced by the detachable mechanical connection.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuseoberteil (7) ein Glas ist und dieses Glas klar durchsichtig, zumindest teilweise mattiert oder teilweise perlierend beschichtet ist.14. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the upper housing part (7) is a glass and this glass is clear transparent, at least partially matted or partially coated perlating.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei die Wellenlänge des emittierten Lichts der einzelnen Halbleiterbauelemente (2) verschieden ist.15. Arrangement according to one of claims 2 to 14, wherein the wavelength of the emitted light of the individual semiconductor components (2) is different.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement (2) eine LED ist.16. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor component (2) is an LED.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Trägerelement (1) Ausleger (5) aufweist, auf den Auslegern(5) eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen (2) platziert ist und die Ausleger (5) derart geformt sind, dass das emittierte Licht der Abstrahlcharakteristik einer Kerze ähnelt.17. Arrangement according to one of claims 7 to 13, wherein the carrier element (1) comprises arms (5), on the arms (5) a plurality of semiconductor devices (2) is placed and the arms (5) are shaped such that the emitted light is similar to the radiation characteristic of a candle.
18. Lampenvorrichtung mit zumindest einem mechanischen Ausleger, einer elektrischen Fassung, die an dem mechanischen Ausleger angeordnet ist, und einer Anordnung zum Emittieren von Licht nach einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuseunterteil mit der elektrischen Fassung mechanisch lösbar und elektrisch leitend verbunden ist, sodass die Anordnung zum Emittieren von Licht über die elektrische Fassung betreibbar ist und wobei das Trägerelement und das Gehäuseunterteil derart ausgeformt sind, dass ein Kamineffekt im Inne- ren der Anordnung auftritt, der die im Inneren der Anordnung entstehende Wärme außerhalb der Anordnung abtransportiert .18. Lamp device having at least one mechanical arm, an electrical socket, which is arranged on the mechanical arm, and an arrangement for emitting light according to one of the preceding claims, wherein the lower housing part with the electrical socket is mechanically detachable and electrically connected, so the arrangement for emitting light via the electrical socket is operable and wherein the carrier element and the housing lower part are formed such that a chimney effect in the interior Ren the arrangement occurs, which removes the heat generated in the interior of the arrangement outside the arrangement.
19. Verfahren zum Abtransportieren von Wärme von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen mit den Verfahrensschritten:19. A method for removing heat from light-emitting semiconductor components with the method steps:
- Ausformen eines Gehäuseunterteils als Hülse mit Öffnungen an zwei gegenüberliegenden Seiten,- forming a housing lower part as a sleeve with openings on two opposite sides,
- Platzieren eines Trägerelements in das Gehäuseunterteil, sodass keine der Öffnungen verschlossen wird,Placing a carrier element in the housing lower part so that none of the openings is closed,
- Platzieren von zumindest einem Halbleiterbauelements auf dem Trägerelement,Placing at least one semiconductor component on the carrier element,
- Betreiben des Halbleiterbauelements.- Operating the semiconductor device.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei ein hülsenförmiges Gehäuseoberteil das Trägerelement teilweise umhüllt und das Gehäuseoberteil zumindest teilweise transparent für das emittierte Licht ist.20. The method of claim 19, wherein a sleeve-shaped upper housing part partially surrounds the carrier element and the upper housing part is at least partially transparent to the emitted light.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei durch Formgebung des Trägerelements die Abstrahlcharakteristik einer Kerze nachgebildet wird.21. The method according to any one of claims 19 or 20, wherein by shaping the carrier element, the emission characteristic of a candle is modeled.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Trägerelement eine Wärmesenke ist.22. The method according to any one of claims 19 to 21, wherein the carrier element is a heat sink.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das Trägerelement Kühlrippen aufweist und auf diesen Kühlrippen die Halbleiterbauelemente angeordnet werden.23. The method according to any one of claims 19 to 22, wherein the carrier element has cooling ribs and the semiconductor components are arranged on these cooling fins.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei das Trägerelement Bohrungen aufweist und/oder rohrförmige Elemente aufweist. 24. The method according to any one of claims 19 to 23, wherein the carrier element has bores and / or tubular elements.
PCT/DE2008/000472 2008-03-17 2008-03-17 Arrangement, lamp arrangement and method for emitting light WO2009115063A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2008/000472 WO2009115063A1 (en) 2008-03-17 2008-03-17 Arrangement, lamp arrangement and method for emitting light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2008/000472 WO2009115063A1 (en) 2008-03-17 2008-03-17 Arrangement, lamp arrangement and method for emitting light

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009115063A1 true WO2009115063A1 (en) 2009-09-24

Family

ID=39865167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2008/000472 WO2009115063A1 (en) 2008-03-17 2008-03-17 Arrangement, lamp arrangement and method for emitting light

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009115063A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2314913A1 (en) 2009-10-21 2011-04-27 Tyco Electronics Nederland B.V. Light emitting unit carrier and light source comprising such a carrier
EP2354629A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-10 Chiu-Min Lin LED lamp for wide area lighting
GB2483942A (en) * 2010-12-03 2012-03-28 Zeta Controls Ltd Electric lamp
DE102011007221A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Osram Ag lighting device
EP2542826A1 (en) * 2010-03-03 2013-01-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electric lamp having reflector for transferring heat from light source

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030039119A1 (en) * 2001-08-24 2003-02-27 Densen Cao Semiconductor light source for providing visible light to illuminate a physical space
DE20312760U1 (en) * 2003-08-19 2003-10-16 Moeller Gerd Electrical lighting unit uses light emitting diodes mounted on a metal cylinder that acts as a cooling tube and uses air flow convection
US20050111234A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 Lumileds Lighting U.S., Llc LED lamp heat sink
CN1948819A (en) * 2006-10-26 2007-04-18 诸建平 LED energy saving lump
US20070230188A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Yi Min Lin Light-emitting diode light
US20070253202A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Chaun-Choung Technology Corp. LED lamp and heat-dissipating structure thereof
US20070279862A1 (en) * 2006-06-06 2007-12-06 Jia-Hao Li Heat-Dissipating Structure For Lamp

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030039119A1 (en) * 2001-08-24 2003-02-27 Densen Cao Semiconductor light source for providing visible light to illuminate a physical space
DE20312760U1 (en) * 2003-08-19 2003-10-16 Moeller Gerd Electrical lighting unit uses light emitting diodes mounted on a metal cylinder that acts as a cooling tube and uses air flow convection
US20050111234A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 Lumileds Lighting U.S., Llc LED lamp heat sink
US20070230188A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Yi Min Lin Light-emitting diode light
US20070253202A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Chaun-Choung Technology Corp. LED lamp and heat-dissipating structure thereof
US20070279862A1 (en) * 2006-06-06 2007-12-06 Jia-Hao Li Heat-Dissipating Structure For Lamp
CN1948819A (en) * 2006-10-26 2007-04-18 诸建平 LED energy saving lump
WO2008049323A1 (en) * 2006-10-26 2008-05-02 Jianping Zhu An energy-saving led lamp

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2314913A1 (en) 2009-10-21 2011-04-27 Tyco Electronics Nederland B.V. Light emitting unit carrier and light source comprising such a carrier
WO2011048092A1 (en) * 2009-10-21 2011-04-28 Tyco Electronics Nederland Bv Light emitting unit carrier and light source comprising such a carrier
EP2354629A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-10 Chiu-Min Lin LED lamp for wide area lighting
EP2542826A1 (en) * 2010-03-03 2013-01-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electric lamp having reflector for transferring heat from light source
KR20130018747A (en) * 2010-03-03 2013-02-25 필립스 루미리즈 라이팅 캄파니 엘엘씨 Electric lamp having reflector for transferring heat from light source
US9383081B2 (en) 2010-03-03 2016-07-05 Koninklijke Philips N.V. Electric lamp having reflector for transferring heat from light source
EP2542826B1 (en) * 2010-03-03 2018-10-24 Philips Lighting Holding B.V. Electric lamp having reflector for transferring heat from light source
KR102071338B1 (en) 2010-03-03 2020-01-30 시그니파이 홀딩 비.브이. Electric lamp having reflector for transferring heat from light source
GB2483942A (en) * 2010-12-03 2012-03-28 Zeta Controls Ltd Electric lamp
DE102011007221A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Osram Ag lighting device
DE102011007221B4 (en) 2011-04-12 2022-05-19 Ledvance Gmbh lighting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE202007008258U1 (en) LED bulbs
DE102010008876B4 (en) Light source with array LEDs for direct operation on the AC mains and manufacturing method thereof
EP2183794B1 (en) Led housing
EP2198196B1 (en) Lamp
DE102012002859A1 (en) Lighting source with reduced inner core size
DE102014109718B4 (en) Light-emitting device and lighting device using the same
WO2009021695A1 (en) Led lamp
DE102008016458A1 (en) Printed circuit board for use in e.g. lighting device, has heat dissipating element arranged in through-hole, and radiation source i.e. LED, arranged on heat dissipating element, where heat dissipating element is electrically conductive
DE102009056115B4 (en) Retrofit LED lamp with double-layer heat sink
WO2013034395A1 (en) Lighting device
WO2013120962A1 (en) Light-emitting module
WO2009115063A1 (en) Arrangement, lamp arrangement and method for emitting light
DE102011086359A1 (en) LED module
AT524690B1 (en) LAMPS WITH LED
DE102014110087A1 (en) Light emitting module, lighting device and lighting equipment
WO2013120958A1 (en) Luminous module printed circuit board
DE112013001316T5 (en) LED arrangement for the replacement of fluorescent tubes
DE102009037919A1 (en) LED module, method for its manufacture and LED lighting device
DE112011102961T5 (en) High intensity light source
EP2376829B1 (en) Led-based lighting system
DE102008022834A1 (en) Illumination device for use on wall and table, has LEDs emitting light with intensities during operation and with warm-white light impressions, and light emitting component with optical element jointly downstream to LEDs
DE212013000310U1 (en) LED photovoltaic module
WO2013149890A1 (en) Led lighting device with mint-coloured and amber-coloured light-emitting diodes
WO2011157635A1 (en) Explosion-proof luminaire
DE102019133203B4 (en) UV LED array with power connector connection and heat sink

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08715560

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08715560

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1