CN102313167A - 半导体灯，半导体灯管壳制造方法和半导体灯制造方法 - Google Patents

半导体灯，半导体灯管壳制造方法和半导体灯制造方法 Download PDF

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Abstract

一种半导体灯(1)，具有：至少一个半导体光源(4)；用于至少冷却至少一个半导体光源(4)的冷却体(2)；和固定在冷却体(2)上的散光器(6)，冷却体(2)具有至少一个容纳腔(7)，容纳腔(7)填充有固态的填料(8)并且散光器(6)的边缘(9)的至少一部分形状配合地没入填料(8)中。半导体灯(1)的管壳(6)的制造方法，其中管壳(6)是玻璃管壳(6)并且玻璃管壳(6)在热状态中以其边缘(9)放置到底座上，直到形成环形的凸出部(9)为止。另一种半导体灯(1)的制造方法至少具有以下步骤：为半导体灯(1)的冷却体(2)的容纳腔(7)填充液态的填料；将散光器(6)没入填料(8)中；以及使填料(8)硬化。

Description

半导体灯,半导体灯管壳制造方法和半导体灯制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体灯，具有：至少一个半导体光源；用于至少冷却至少一个半导体光源的冷却体；和固定在冷却体上的散光器。本发明还涉及一种半导体灯的管壳的制造方法，其中管壳是玻璃管壳。本发明还涉及一种半导体灯的制造方法。
背景技术
在LED灯中的问题是从发光二极管(LEDs)中排散热量。在替代传统的灯、例如白炽灯并且应该至少在外观上与传统的灯相似(例如在外轮廓的大小和形状方面)的LED改型灯的情况下，一部分热量也可以通过散光器、例如管壳排出。散光器设置用于通过LED进行光散射并且通常由玻璃、特别是磨砂玻璃制成。由于玻璃具有良好的导热性能并且可以容易地制成球形，因此其非常良好地适合作为散光器材料。为了固定玻璃，将玻璃安装在LED灯的典型为金属的冷却体上，该冷却体大多情况下以注射成型方法制造。
为了避免例如在温度波动情况下由于玻璃和金属的不同的热膨胀而引起玻璃发生断裂，应该借助于适合的连接来避免玻璃和金属的冷却体之间的直接接触。此外，在直接的金属-玻璃接触的情况下可能会导致在玻璃中形成裂纹。因此，通常将散光器和冷却体相互粘合。然而在粘合时不利的是，即粘合经受了持续性的温度波动，并且随后可能随着时间而松脱，从而造成玻璃管壳脱落。
发明内容
本发明的目的在于，避免现有技术的缺点并且特别提供一种不容易出故障并且使用寿命长的可能性来将散光器和LED-灯的冷却体连接在一起。
该目的根据独立权利要求的特征来实现。优选的实施方式特别可由从属权利要求中得出。
该目的通过一种半导体灯来实现，该半导体灯具有：
-至少一个半导体光源，
-用于至少冷却至少一个半导体光源的冷却体，和
-固定在冷却体上的散光器，
其中
-冷却体具有至少一个容纳腔，
-容纳腔填充有固态的(不是(稀薄)液体的或粒状的)填料，以及
-散光器的边缘的至少一部分形状配合地没入填料中。
这种半导体灯的优点在于，即管壳不再直接地和冷却体相接触，而是通过填料接触。由此可以避免在管壳中形成裂纹和管壳断裂。填料可以例如在其弹性方面相应地匹配于管壳的形状和性质。通过形状配合的没入，可以即使是在没有粘性的填料的情况下也能有效地防止散光器的脱落、特别是管壳的脱落。
优选地，至少一个半光源(Halblichtquelle)包括至少一个发光二极管。当存在多个发光二极管时，它们可以以相同的颜色或不同的颜色发光。一种颜色可以是单色的(例如红色、绿色、蓝色等等)或多色的(例如白色)。由至少一个发光二极管发出的光也可以是红外光(IR-LED)或紫外光(UV-LED)。多个发光二极管可以产生一种混合光；例如白色的混合光。至少一个发光二极管可以包含至少一个波长可变的发光材料(转换-LED)。至少一个发光二极管可以以至少一个单独封装的发光二极管的形式或以至少一个LED芯片的形式存在。多个LED芯片可以安装在一个共同的基板(“次载具”(Submount))上。至少一个发光二极管可以配有至少一个自身的和/或共同的光学系统、例如至少一个菲涅耳透镜、准直器等等来用于引导光束。替代无机的发光二极管或者除了无机的发光二极管之外，例如基于InGaN或AlInGap，通常也可以使用有机的LED(OLED，例如聚合物OLED)。可替换地，至少一个半导体光源可以例如具有至少一个二极管激光器。
一个设计方案在于，填料的一部分由印刷电路板覆盖，其中印刷电路板装配有至少一个半导体光源。由此可以在没有附加的部件情况下防止填料从至少一个容纳部中脱落。
一个可替换的设计方案在于，即填料的一部分由保持环覆盖，其中保持环将印刷电路板在边缘一侧或者说在边缘区域上压到冷却体上，印刷电路板装配有至少一个半导体光源。因此，通过保持环可以将印刷电路板保持在冷却体上并且防止填料从容纳部中脱落。
在两个设计方案中，至少一个容纳腔被覆盖，这两个设计方案特别对于借助于注射成型技术制造的冷却体来说是有利的，这是因为其有利地在容纳腔中不产生侧面的回弹部或突出部，其可能通过形状配合将填料保持在容纳部中。
另一个可替换的设计方案在于，即至少一个容纳部具有一个侧面的回弹部和/或突出部。因此填料可以通过形状配合保持在容纳部中。回弹部和/或突出部例如可以通过至少一个容纳部的材料转移的加工来制造，例如借助于后铣削(Hinterfraesung)，特别是在铸造的、特别是注射成型的冷却体的情况下。回弹部和/或伸出到容纳腔中的突出部可以在弯板-冷却体中通过相应的弯曲实现，并且也不存在随后的材料转移。
另一个设计方案在于，至少一个半导体光源布置在冷却体的正面上并且至少一个容纳腔设计为至少一个插入冷却体的正面中的凹进部。由此，散光器可以通过简单的装配运动(通过填料)装配到冷却体上并且覆盖(多个)半导体光源。冷却体还可以特别简单地设计在其正面上。
一个特别的设计方案在于，至少一个半导体光源布置在印刷电路板上并且至少一个容纳腔设计为在侧面围绕印刷电路板的环形的凹进部。由此实现了基本上完全地覆盖(多个)半导体光源并且提供了一种可以简单地制造并且安装的半导体灯。
另一个设计方案在于，即在冷却体的正面上设有至少一个用于支撑散光器的、由弹性材料制成的隔离件。因此可以确保，即散光器不在容纳腔的外部和冷却体接触。隔离件例如可以是密封圈，特别是当环形凹槽装入冷却体的正面中时，该密封圈装入冷却体中的合适的环形凹槽中。环形凹槽特别可以在侧面在至少一个容纳腔的外部延伸。
另一个设计方案在于，即
-半导体灯是白炽灯-改型灯，
-散光器以管壳的形式存在，管壳的边缘具有环形的凸出部，以及
-管壳至少利用其环形的凸出部没入填料中。
通过环形的凸出部可以以简单的方式实现和填料的形状配合的连接。
当存在这样一种白炽灯-改型灯时，至少一个用于特别稳固的固定的容纳腔优选地设计为环形的容纳腔或环形凹槽。
一般来说，容纳腔也可以设计为不是环形的，例如具有多个扇形角形状的或以其它方式布置的部段。散光器随之可以具有多个突出部、特别是对准下方的突出部，这些突出部可以没入多个容纳腔的至少一个部分中。这可以实现特别高的设计灵活性。
对于将散光器特别牢固地连接于填料和/或将冷却体特别牢固地连接于填料而提出了一个设计方案，即填料是粘合剂。为了实现简单的安装，粘合剂特别可以是硬化的粘合剂或胶粘剂。
另一个设计方案在于，即填料是硅酮或具有硅酮。
该目的也通过一种半导体灯的管壳的制造方法来实现，其中管壳是玻璃管壳并且玻璃管壳在热状态中利用玻璃管壳的边缘放置到底座上，直到(通过玻璃管壳的自重)形成环形的凸出部为止。在塑料管壳中，凸出部例如可以直接在注射成型过程期间一起形成。
该目的也通过一种半导体灯的制造方法来实现，至少具有以下步骤：
-为半导体灯的冷却体的容纳腔填充液态的或浆状的填料；
-将散光器没入填料中；
-使填料硬化。
(首先是)液态的填料也可以是浆状的或粘稠的填料。填料可以压入到容纳腔中，例如是硅酮。
为了避免和冷却体的直接接触，散光器仅仅以这样的程度没入填料中，即散光器完全由填料围绕(并且不接触容纳腔的壁)。
附图说明
在下面的附图中根据实施例示意性地更准确地描述本发明。在此出于简明的原因，相同的或作用相同的元件可以带有相同的参考标号。
图1作为截面图在侧视图中示出了根据第一个实施方式的半导体灯的一个部分；和
图2作为截面图在侧视图中示出了根据第二个实施方式的半导体灯的一个部分。
具体实施方式
图1作为截面图在侧视图中示出了根据第一个实施方式的半导体灯1的一个部分。半导体灯1设计为白炽灯-改型灯并且在此至少大约对称于纵向轴线L设计。半导体灯1在其后面的或反向的端部上具有底座(未显示)，用于和灯座接触并且基本上向前(在前面的半个空间中)发光。纵向轴线L在此从后向前指向。
半导体灯1具有金属的冷却体2(例如由铝制成或具有铝)，在冷却体的正面2v的中间位置上放置了基本上为圆形的印刷电路板3。印刷电路板3在正面一侧装配有至少一个发光二极管(LED)4(例如装配有多个角对称地围绕纵向轴线L布置的白色的发光二极管4)并且利用其背面平面地放置在冷却体2上。因此可以通过印刷电路板3高效地将由至少一个发光二极管4产生的废热传递到冷却体上并且从那里排出到外界环境。为了固定印刷电路板3，其例如可以借助于至少一个螺钉5旋紧在冷却体2上。
为了将成形为大约梨形的玻璃管壳6的形式的散光器固定在冷却体2上，冷却体2在其正面2v上具有围绕的环形凹槽7，该环形凹槽填充有硬化的胶粘剂形式的填料8。填料8特别可以是在硬化的状态中弹性的材料、例如是塑料。
将玻璃管壳6的下边缘没入填料8中，该边缘设计为环形的凸出部9。在此，玻璃管壳6不接触冷却体2，而是仅仅和填料8接触。环形的凸出部9例如可以由此制成，即玻璃管壳6在热状态中利用其(下面的、打开的)边缘放置到底座上，直到形成环形的凸出部9为止。环形的凸出部9引起了和填料8的形状配合的连接，因此当黏附作用失效时，玻璃管壳6也不会随之从填料8中松脱。也可以实现非黏附的填料8的这样一种应用。
为了防止填料8从冷却体中松脱(这是因为在环形凹槽7不存在侧面的回弹部或突出部)，因此印刷电路板3在侧面或径向地一直延伸到部分地在环形凹槽7和填料8上方，因此印刷电路板部分地覆盖填料8，但始终还和玻璃管壳6间隔开。因此填料8通过和印刷电路板3的形状配合而保持在环形凹槽7中。换句话说，印刷电路板3穿过其通过环形凹槽7在侧面限定的支撑面向外伸出并且由此部分地覆盖了环形凹槽7。
从其边缘或环形的凸出部9出发，玻璃管壳6在轮廓中首先向上延伸，随后大约呈直角地向外弯曲(在这里：向左)，直到玻璃管壳到达冷却体的边缘并且随后再次在另一个方向上向上弯曲为止，更确切地说不是完全呈直角的。由此，玻璃管壳6在半导体灯1的外侧或外轮廓上大约齐平地连接到冷却体2上，从而从外部观察，在冷却体2和玻璃管壳6之间形成了基本上连续的过渡部。由此产生了玻璃管壳6的(在轮廓中的)部段11或环形的区域，该部段或区域平行于冷却体2的正面2v延伸。
为了防止，即玻璃管壳6在没入填料8中时直接安装到冷却体2上(利用环形凹槽7中的环形的凸出部9或利用在正面2v上的部段11)，冷却体2在其上侧上具有第二个环形凹槽12，该第二个环形凹槽在外侧围绕环形凹槽7。在第二个环形凹槽12中装入了穿过正面2v向上突起的、O形环形式的隔离件13，该隔离件确保了玻璃管壳6与冷却体2之间的竖立的或垂直的间距。
为了制造半导体灯1，首先为环形凹槽7填充填料8并且随后将玻璃管壳6利用其环形的凸出部9没入填料8中。随后填料8硬化(主动硬化、例如借助于热处理或UV处理)或使填料硬化(例如通过空气硬化)。将印刷电路板3安装到冷却体2上的步骤，即印刷电路板3部分地覆盖填料8，因此可以在硬化步骤之前或之后来实施。
图2在类似于图1的视图中示出了根据第二个实施方式的半导体灯14。
半导体灯14类似于半导体灯1地构造，不同之处在于，印刷电路板15现在不到达环形凹槽7并且在其周边区域16上或外边缘上由保持环17围绕以及也可以由保持环保持向下压紧。保持环17可以通过螺钉5固定在冷却体2上。保持环17穿过环形凹槽7伸出并且用于阻挡填料8。
当然，本发明不限于所示出的实施例。
因此，环形凹槽7可以除了印刷电路板3或保持环17之外通常也由各个另外合适的元件、例如至少一个螺钉帽、至少一个接片所覆盖。
参考标号表
1         半导体灯
2         冷却体
2v        正面
3         印刷电路板
4         发光二极管
5         螺钉
6         玻璃管壳
7         环形凹槽
8         填料
9         环形的凸出部
11        玻璃管壳的部段
12        第二个环形凹槽
13        隔离件
14        半导体灯
15        印刷电路板
16        周边区域
17        保持环
L         纵向轴线

Claims (11)

1.一种半导体灯(1；14)，具有：
-至少一个半导体光源(4)，
-用于至少冷却至少一个所述半导体光源(4)的冷却体(2)，以及
-固定在所述冷却体(2)上的散光器(6)，
其中，
-所述冷却体(2)具有至少一个容纳腔(7)，
-所述容纳腔(7)填充有固态的填料(8)，以及
-所述散光器(6)的边缘(9)的至少一部分形状配合地没入所述填料(8)中。
2.根据权利要求1所述的半导体灯(1)，其中所述填料(8)的一部分由印刷电路板(3)覆盖，其中所述印刷电路板(3)装配有至少一个半导体光源(4)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体灯(14)，其中所述填料(8)的一部分由保持环(17)覆盖，其中所述保持环(17)将印刷电路板(15)在边缘一侧压到所述冷却体(2)上，所述印刷电路板装配有至少一个半导体光源(4)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体灯(1；14)，其中至少一个所述半导体光源(4)布置在所述冷却体(2)的正面(2v)上并且至少一个所述容纳腔(7)设计为至少一个插入所述冷却体(2)的所述正面(2v)中的凹进部。
5.根据权利要求4所述的半导体灯(1；14)，其中至少一个所述半导体光源(4)布置在印刷电路板(3：15)上并且至少一个所述容纳腔(7)设计为在侧面围绕所述印刷电路板(3：15)的环形的凹进部。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的半导体灯(1；14)，其中在所述冷却体(2)的所述正面(2v)上设有至少一个用于支撑所述散光器(6)的、由弹性材料制成的隔离件(13)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的半导体灯(1；14)，其中
-所述半导体灯(1；14)是白炽灯-改型灯，
-所述散光器(6)以管壳的形式存在，所述管壳的边缘具有环形的凸出部(9)，以及
-所述散光器(6)至少利用所述散光器的所述环形的凸出部(9)没入所述填料(8)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体灯(1；14)，其中所述填料(8)是粘合剂。
9.根据前述权利要求中任一项所述的半导体灯(1；14)，其中所述填料(8)是硅酮。
10.一种根据权利要求7所述的用于半导体灯(1；14)的管壳(6)的制造方法，其中所述管壳(6)是玻璃管壳(6)并且所述玻璃管壳(6)在热状态中利用所述玻璃管壳的边缘(9)放置到底座上，直到形成环形的凸出部(9)为止。
11.一种半导体灯(1；14)的制造方法，至少具有以下步骤：
-为所述半导体灯(1；14)的冷却体(2)的容纳腔(7)填充液态的或浆状的填料；
-将散光器(6)没入所述填料(8)中；
-使所述填料(8)硬化。
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