CN103443539B - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光装置（101；201；301；401），具有至少一个用于容纳至少一个功能元件（102；115）的腔体（111；113），其中，所述腔体（111；113）连接至少一个半透性的导通元件（124；324；424）并且此外密封地封闭住，并且所述至少一个导通元件（124；324；424）用于在两个方向上透气并且至少在向着该腔体（111；113）的方向上不透水。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置，特别是改型灯，所述发光装置具有至少一个用于容纳至少一个例如光源或驱动器的功能元件的腔体。
背景技术
具有作为光源的发光二极管(LED)并且要代替传统灯具的LED改型灯主要使用在建筑物的内部区域中，因为其电子元器件和LED对湿气和有害物质反应敏感。用于应用在外部区域中的LED改型灯是已知的，所述LED改型灯是完全密封的，以便阻止湿气渗入。在这种灯中，由此对其中安置有LED的泡壳腔进行密封，即，要么将透光的泡壳与塑料壳体粘合在一起，要么进行超声波焊接。然而，由于LED改型灯在运行过程中的加热和冷却在泡壳腔内形成过压或低压，这会损坏泡壳腔的接缝位置(粘合、焊接)。后果是湿气会渗入泡壳腔中，特别是通过低压吸入灯内。特别地，被吸入泡壳腔的湿气再也无法逸出，因为泡壳腔对此来说过于密闭。其结果是可能导致泡壳腔中的元器件(电力管路、电子元器件、发光二极管等)的腐蚀和/或显著退化。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可以更好地适应外部区域的发光装置，特别是半导体发光装置。
这一目的通过具有至少一个用于容纳至少一个功能元件的腔体的发光装置来实现，其中，所述腔体连接至少一个半透性的导通元件并且此外密封地封闭住，并且所述至少一个导通元件在两个方向上透气并且至少在向着该腔体的方向上不透水。
于是，能够在该腔体的热交变荷载中通过导通元件的透气性进行压力补偿，从而使限定腔体的壳体的接缝位置和其它结构薄弱区域的机械荷载减小。也就是说，导通元件充当压力补偿元件。所以，在长时间运行时也可以保持腔体的密封性和壳体的坚固性。导通元件至少在向着前述腔体的方向上不透水，湿气也不能渗入，这由此保护了安置在腔体内的功能元件。总体上，可以简单地将这种发光装置应用在外部区域中，所述外部区域中的环境湿度通常会高于内部区域。
半透导通元件尤其可以具有至少一个半透膜。
腔体可以通过至少一个半透导通元件连接在发光装置的外部区域上。换言之，导通元件一方面可以(直接或间接地)连接在腔体上，另一方面可以(直接或间接地)连接在发光装置的外部区域上(例如导向外部)。
一种设计方案为，至少一个导通元件只在向着腔体的方向上不透水，因此，水可以从腔体中透出。于是，该腔体中仍然存在的湿气(例如在制造发光装置时就已存在或通过渗漏裂缝渗入)通过发光装置的运行可以部分地排出，这进一步提高了耐久性。
可替换的或补充设计方案为，至少一个导通元件在两个方向上不透水。这种导通元件的价格可以比单向起作用的导通元件更便宜。特别是如果腔体在制造灯具时具有仅少量的湿气，则能够通过阻止附加的水分(特别是以湿气的形式)渗入来实现良好的保护防止腐蚀等。
另外一种设计方案为，所述腔体是所谓的泡壳腔，其部分地由透光罩体(通常也称为“泡壳”)来限定，并且至少一个功能元件具有或者是至少一个光源，特别是半导体光源。所以，特别是可以防止罩体的接缝位置受损以及泡壳腔中的光源和其它电力或电子组件退化和/或损坏。这能够长期保持高的光学效率。
一种特殊的设计方案为，腔体部分地由冷却体限定，所述冷却体与罩体密封地连接，并且至少一个光源布置在冷却体上。该冷却体例如可以由铝或导热良好的塑料制成。罩体特别可以由塑料或玻璃制成。
一种特殊的设计方案为，将至少一个光源安装在基板上，
-基板固定在冷却体的正面上，
-通入正面中的通孔延伸穿过冷却体，借助于导通元件封闭通孔，
-纵槽在正面中延伸，该纵槽连接通孔，
-通孔和至少一部分始于通孔的纵槽被遮盖以形成共同的流体通道，并且
-纵槽的反向于通孔的端部与泡壳内流体连接。
于是，可以通过导通元件在泡壳腔与外侧之间建立半透性的流体连接，其中，可以通过共同的流体通道以简单的方式提供足够长的空气和爬电距离。通孔和至少一部分纵槽可以被基板和/或至少存在于基板与正面之间的导热元件(固定的导热薄层、导热垫、导热板或类似物)遮盖。纵槽可以部分地或完全被覆盖。该纵槽能被简单地引入冷却体中并且能被覆盖。
通孔例如可以延伸穿过冷却体的正面区域。特别是可以将纵槽引入冷却体的正面区域中。
还有另一种设计方案为，纵槽导向直至正面的位于高处的边缘，并且其中纵槽连接边缘的邻接泡壳腔的凹进处。于是，可以进一步保证通向由被遮盖的槽形成的流体通道的朝向泡壳腔的流体入口，即用于基板(或位于其下方的导热材料)的全部覆盖率。所以，在槽直到边缘完全被基板覆盖时，仍然也可以保证通向泡壳腔的流体入口。
基板例如可以是电路板或子装配件的陶瓷基板。
一种改进方案为，通过导热材料(特别是TIM；“热界面材料(ThermalInterface Material)”)将基板平面地固定在冷却体上。导热材料例如可以是导热薄层、导热垫等。槽然后至少部分地直接被导热材料覆盖，但槽不被导热材料填充。
一种改进方案为，冷却体具有正面区域，该正面区域还可以充当用于固定至少一个其半导体光源的支承区域。正面区域尤其可以是板状或盘状，特别是圆盘状。通孔可以被构造为简单的钻孔，特别是连续的钻孔。
特别地，冷却肋或冷却支撑体可以离开冷却体的正面区域，特别是在相反的方向上，特别是由正面区域的边缘区域出发。
可替换地或作为补充，可以将导通元件安装在泡壳上。
另一种设计方案为，腔体是驱动器空腔，并且功能元件是用于对至少一个光源进行供给的驱动器。该驱动器可以在发光装置运行过程中产生不可忽略的废热。通过这种设计方案，可以保护驱动器不会因渗入湿气而加剧腐蚀，另外，可以更好地保护形成驱动器空腔的驱动器壳体防止在接缝位置裂开。所述的驱动器特别是具有电子元器件(“驱动器电子装置”)和/或变压器等。
一种特殊的设计方案为，泡壳腔和驱动器空腔彼此流体连接。这个(向外密闭的)连接例如可以是用于使从驱动器到至少一个光源的至少一个电线导向穿过的线缆通道。为了对压力进行补偿并从两个腔体排出湿气，至少一个导通元件可以与泡壳腔、与驱动器空腔或与二者连接。于是，例如也可以通过泡壳腔处的导通元件实施对驱动器空腔的压力补偿。
还有一种设计方案为，驱动器空腔由驱动器壳体限定，并且该驱动器壳体具有通入驱动器空腔中的通孔，该通孔导向穿过驱动器壳体的加固区域。于是，能够(通过由加固区域提供的包围材料)确定通孔在其长度和/或宽度方面所期望的尺寸，例如用于通过适当的通孔长度提供充足的空气和爬电距离。为了简化制造，通孔优选地是钻孔。
另外一种设计方案为，驱动器空腔由驱动器壳体限定，并且该驱动器壳体具有导向穿过驱动器壳体或其壁的通孔，其中，驱动器空腔中有侧向受限地扩展的分隔壁，该分隔壁与通孔保持间距地覆盖该通孔。此时，可以放弃加固区域，并且通孔例如可以导向穿过具有正常壁厚的壁。分隔壁可以保持充足的空气和爬电距离。通孔特别是可以垂直于壳体或其壁延伸。
此外，一种设计方案为，在通孔中插入有半透性的栓塞。可以非常容易并且稳固地插入这个栓塞。所述的栓塞特别是可以具有被半透膜覆盖的(流体)通道。
一种可替换的或补充设计方案为，通孔被导通元件粘接地覆盖(ueberklebt)。于是，也可以将短通孔和/或具有环绕其自身的小结构空间的通孔设计为半透性的。
还有一种设计方案为，导通元件至少具有一个薄膜。如果导通元件是可以粘合的，特别是自粘的，则有利于简化安装。
替代粘合，通常可以用螺丝拧紧、压入或喷射导通元件。特别是对于喷射，导通元件具有至少一个被塑料体包围的薄膜。于是，特别是可以将所述的导通元件喷射到塑料壳体中。
还有另一种设计方案为，发光装置是改型灯，特别是白炽灯改型灯或卤素灯改型灯。
一种改进方案为，发光装置具有至少一个半导体光源，也就是说发光装置为是半导体发光装置。优选地，至少一个半导体光源包括至少一个发光二极管。存在多个发光二极管时，这些发光二极管可以发出同种颜色的光或不同颜色的光。颜色可以是单色的(例如红色、绿色、蓝色等)或多色的(例如白色)。由至少一个发光二极管射出的光也可以是红外线光(IR-LED)或紫外线光(UV-LED)。多个发光二极管可以产生混合光；例如白色混合光。至少一个发光二极管可以包含至少一种波长变化的荧光材料(转换LED)。可替换地或作为补充地，可以将该荧光材料布置在远离发光二极管的位置(远程荧光粉“remote phosphor”)。至少一个发光二极管可以以至少一个单独有壳体(gehaeusten)的发光二极管的形式或以至少一个LED芯片的形式存在。可以将多个LED芯片安装在共同的基板(“Submount”)上。可以为至少一个发光二极管配备至少一个自身的和/或共同的用于引导射束的光学元件，例如至少一个菲涅耳透镜、准直仪等等。代替无机发光二极管或对无其进行补充地，例如，基于InGaN或AlInGaP，通常也可以使用有机LED(OLED，例如聚合物OLED)。可替换地，至少一个半导体光源例如可以具有至少一个二极管激光器。
附图说明
在以下附图中，根据实施例示意性地对本发明进行更加详细的描述。另外，为了图示清晰，相同的或起到相同技术效果的元件以相同的附图标记标注。
图1作为剖面图以斜向视角示出根据第一实施方式设计为白炽灯改型灯的发光装置的局部图；
图2从斜上方视角示出根据第一实施方式的发光装置的冷却体；
图3作为剖面图以斜向视角示出位于泡壳腔区域内的根据第一实施方式的发光装置的局部细节图；
图4从斜上方视角示出位于泡壳腔区域内的根据第一实施方式的发光装置的部段；
图5作为剖面图以斜向视角示出根据第二实施方式设计为白炽灯改型灯的发光装置；
图6作为剖面图从斜上方视角示出根据第二实施方式的发光装置的驱动器壳体；
图7作为剖面图以侧向视角示出根据第二实施方式的发光装置的驱动器壳体的局部图；
图8从斜下方视角示出根据第二实施方式的发光装置的驱动器壳体的局部图；
图9作为剖面图从斜上方视角示出根据第三实施方式的发光装置的驱动器壳体；
图10作为剖面图以侧向视角示出根据第三实施方式的发光装置的驱动器壳体的局部图；
图11以斜视图示出根据第四实施方式设计为白炽灯改型灯的发光装置；
图12作为剖面图以侧向视角示出根据第四实施方式的发光装置的驱动器壳体的局部图；
图13作为剖面图以俯视视角示出根据第四实施方式的发光装置的驱动器壳体的局部图。
具体实施方式
图1作为剖面图以斜向视角示出根据第一实施方式被设计为LED白炽灯改型灯的发光装置101的局部图。发光装置101将发光二极管102用作(半导体)光源，并且被设置用于代替传统白炽灯。为此，发光装置101具有与要代替的白炽灯相同的或起到相同效果的电接口103，并且具有至少粗略接近的外轮廓，该外轮廓特别地不超出或者大致上不超出传统白炽灯的外轮廓。电接口103此时被设计为爱迪生灯头(Edinson-Sockel)，并且是发光装置101后面或反面的端部。
发光装置101的正面端部由球面截形的透光罩体104形成，特别是由其顶部或顶点105形成。罩体104在发光二极管102上形成穹顶，并密封地安装在冷却体106的外边缘上，例如借助于粘合与定位的组合。
冷却体106具有圆盘形正面区域107，冷却支撑体116从正面区域的边缘区域反向地(与纵轴L相反)离开。环形基板109通过导热薄层110利用其背面平面地固定在冷却体106的正面区域107的向前定向、即沿着纵轴L方向的平坦正面108上。基板109的正面装配有发光二极管102。
罩体104和冷却体106的正面区域107形成基本上密封地封闭住的腔体，“泡壳腔”111，用于至少容纳作为功能元件的发光二极管102。
泡壳腔111通过线缆通道112与驱动器空腔113流体(透气并透水地)连接。线缆通道112为管状，并垂直地突起通过正面区域107，并且导热薄膜110穿过基板109的中间凹进处进入泡壳腔111中。通过线缆通道112可以将电连接导线(未示出)从驱动器空腔113导向基板109或发光二极管102。
驱动器空腔113位于驱动器壳体114中，并且容纳驱动器115，其作为用于对发光二极管102进行供给的功能元件的。驱动器115特别是可以将电接口103分接(abgegriffene)的电信号转换为适合供给给发光二极管102的电信号。为此，驱动器115例如可以具有变压器和电子元器件(“驱动器电子装置”)，其在运行过程中产生废热。驱动器壳体114并且进而和驱动器空腔113直至线缆通道112基本上是对气和湿气密封的。
图2从斜上方视角示出根据第一实施方式的发光装置的冷却体106。
槽118以纵槽形式引入冷却体106的正面区域107的正面108中。(纵)槽118从垂直地延伸穿过正面区域107的通孔119延伸到冷却体106的垂直向前位于高处的边缘120。边缘120用于固定罩体104，并定位和限定图3所示的导热薄层110。槽118连接边缘120的邻接泡壳腔111的凹进处121。槽118不是直线地、而是围绕用于固定导热薄层110的螺旋钻孔122地延伸。
图3作为剖面图从斜上方视角示出发光装置101的局部细节图。图4从斜上方视角示出正面区域107中的冷却体106的局部图。
正面区域107的正面108被足够硬的导热薄层110覆盖至边缘120。借助于挤压环123将导热薄层110保持在正面108上，其中，借助于在螺旋钻孔122处的螺栓连接将挤压环固定住。所以，导热薄层110遮盖槽118，从而使槽118和导热薄层110形成通道。因为槽118连接边缘120的凹进处121，所以，槽流体连接泡壳腔111。另一方面，槽转入通孔119中。空心栓塞124形式的导通元件从下方插入通孔119并将其封闭，其中，栓塞124具有半透膜125，该半透膜遮盖栓塞124的导通钻孔126。薄膜125被喷射到栓塞124中。总之，由栓塞124、被遮盖的槽118和凹进处121构成共同的流体通道，该流体通道将泡壳腔111与外部区域A连接，其中，薄膜125全面积地横跨流体通道。薄膜125是半透膜，并且可以在两个方向上透气，然而只是在从泡壳腔111朝向外部区域A的方向上透水。
在发光装置101运行时，发光二极管102和驱动器115升温，从而使泡壳腔111和驱动器空腔113中的空气膨胀。可以通过穿过薄膜125进入外部区域A中的气流消除其中有害的过压。另外，也可以排出泡壳腔111和驱动器空腔113中存在的湿气。发光装置101运行结束后，发光二极管102和驱动器115冷却，从而使泡壳腔111和驱动器空腔113中的空气收缩。可以通过从外部区域A穿过薄膜125进入泡壳腔111和驱动器空腔113的气流消除有害的低压。相反，通过薄膜125防止外部区域A中存在的湿气被吸入泡壳腔111中。
此外，被遮盖的槽118和栓塞124(或其流体通道)，特别是在被遮盖的槽118的长度较大的基础上，形成足够长的空气和爬电距离。
图5作为剖面图以斜向视角示出根据第二实施方式的同样设计为白炽灯改型灯的发光装置201。图6作为剖面图从斜上方视角示出发光装置201的驱动器壳体214。图7作为剖面图以侧向视角示出管状通孔219或钻孔的区域内的驱动器壳体214的局部图。
发光装置201的结构与发光装置101基本相似，然而其中，通孔219此时连接地通入驱动器空腔213中。为了保证通孔219足够长，加固了通孔219的区域内的驱动器壳体214或其壁。壁加固部220延伸到驱动器空腔213中，从而不影响驱动器壳体214的外轮廓。如图8所示，从外部只能通过小进气孔221识别出通孔219。通孔219从进气孔221开始垂直(平行于纵轴)延伸。
特别是如图7所示，通孔219从进气孔221开始首先设计为相对较窄的部段219a，该部段在向着驱动器空腔213的方向逐渐转变为宽部段219b。从驱动器空腔213的侧面开始，将栓塞124插入通孔219的宽部段219b并将其封闭，其中，栓塞124具有半透膜125，该半透膜遮盖栓塞124的导通钻孔126。
在发光装置201运行时，发光二极管102和驱动器115升温，从而使泡壳腔111和驱动器空腔213中的空气膨胀。可以通过穿过薄膜125进入外部区域A的气流消除其中有害的过压。另外，也可以排出泡壳腔111和驱动器空腔113中存在的湿气。发光装置201运行结束后，发光二极管102和驱动器115冷却，从而使泡壳腔111和驱动器空腔213中的空气收缩。可以通过从外部区域A穿过薄膜125进入泡壳腔111和驱动器空腔213中的气流消除有害的低压。相反，通过薄膜125防止外部区域中存在的湿气被吸入驱动器空腔213(从而也防止被吸入泡壳腔111)中。
空气和爬电距离主要由通孔219的长度确定，并且可以简单地通过壁加固部220的不同尺寸进行调节。
图9作为剖面图从斜上方视角示出根据第三实施方式的发光装置301的驱动器壳体314。图10作为剖面图以侧向视角示出驱动器壳体314的局部图。
发光装置301的结构与发光装置201基本相似，其中，通孔319同样导向穿过壁加固部320并通入驱动器空腔313中，然而此时在驱动器空腔313侧被薄膜薄层(Membranfolie)324形式的导通元件覆盖。通孔319具有恒定的直径，其可以较小地保持住，并且向外部同样地只能通过进气孔221将其识别出。
薄膜324尤其可以是自粘的薄膜薄层。
图11以斜视图示出根据第四实施方式设计为白炽灯改型灯的发光装置401。驱动器壳体414具有横向地导向穿过驱动器壳体414的壁414a的通孔419。
图12示出发光装置401的驱动器壳体414的局部图。图13作为剖面图以俯视视角示出驱动器壳体414的另一个局部图。驱动器空腔413中的通孔419的出口被自粘的薄膜薄层424遮盖。分隔壁425与出口保持间距并且因此也与薄膜薄层424保持间距，该分隔壁是驱动器空腔414的一部分并且与薄膜保持间距地(所以不密封地)覆盖薄膜424。分隔壁425促使驱动器115的导电部件相对于外侧A形成更长的空气和爬电距离。
当然，本发明不限于图中示出的实施例。
所以，也可以交换或组合使用不同实施方式的特征。例如，包括在泡壳腔区域内具有导通元件和在驱动器空腔范围内具有导通元件的发光装置。泡壳腔区域内的导通元件也可能被薄膜覆盖。
虽然实施例涉及白炽灯改型灯，但本发明不限于此。所以，本发明例如也可以用于卤素灯改型灯。另外，用于容纳至少一个功能元件的腔体例如可以在侧向上被(特别是半壳形的)反射器限定的腔体，该腔体容纳半导体光源。通孔例如可以穿过反射器，借助于导通元件在两个方向上透气地并且至少在向着该腔体的方向不透水地封闭该通孔。
参考标号表
101 发光装置
102 发光二极管
103 电接口
104 罩体
105 顶点
106 冷却体
107 正面区域
108 正面
109 基板
110 导热薄层
111 泡壳腔
112 线缆通道
113 驱动器空腔
114 驱动器壳体
115 驱动器
116 冷却支撑体
118 槽
119 通孔
120 边缘
121 凹进处
122 螺旋钻孔
123 挤压环
124 栓塞
125 薄膜
126 导通钻孔
213 驱动器空腔
214 驱动器壳体
219 通孔
219a 窄部段
219b 宽部段
220 壁加固部
221 进气孔
301 发光装置
313 驱动器空腔
314 驱动器壳体
319 通孔
320 壁加固部
324 薄膜薄层
401 发光装置
413 驱动器空腔
414 驱动器壳体
414a 驱动器壳体的壁
419 通孔
424 薄膜薄层
425 分隔壁
A 外部区域
L 纵轴

Claims (21)

1.一种发光装置，具有至少一个用于容纳至少一个功能元件的腔体，其中
-所述腔体连接半透性的至少一个导通元件并且此外密封地封闭住，并且
-至少一个所述导通元件在两个方向上透气并且所述至少一个导通元件在两个方向上不透水，其中，所述腔体是驱动器空腔，并且所述功能元件是用于对至少一个光源进行供给的驱动器。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述腔体是泡壳腔，所述泡壳腔部分地由透光的罩体限定，并且所述至少一个功能元件具有至少一个光源。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，所述光源是半导体光源。
4.根据权利要求2或3所述的发光装置，其中所述腔体部分地由冷却体限定，所述冷却体与所述罩体密封地连接，并且所述至少一个光源布置在所述冷却体上。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其中
-所述至少一个光源安装在基板上，
-所述基板固定在所述冷却体的正面上，
-通孔延伸穿过所述冷却体，借助于所述导通元件封闭所述通孔，
-纵槽在所述正面中延伸，所述纵槽连接所述通孔，
-所述通孔和至少一部分始于所述通孔的所述纵槽被遮盖以形成共同的流体通道，并且
-所述纵槽的反向于所述通孔的端部与所述泡壳腔流体连接。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其中，所述纵槽导向直至所述正面的位于高处的边缘，并且其中所述纵槽连接所述边缘的邻接所述泡壳腔的凹进处。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述泡壳腔和所述驱动器空腔彼此流体连接。
8.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述驱动器空腔由驱动器壳体限定，并且所述驱动器壳体具有通入所述驱动器空腔中的通孔，所述通孔导向穿过所述驱动器壳体的加固区域。
9.根据权利要求7所述的发光装置，其中，所述驱动器空腔由驱动器壳体限定，并且所述驱动器壳体具有通入所述驱动器空腔中的通孔，所述通孔导向穿过所述驱动器壳体的加固区域。
10.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述驱动器空腔由驱动器壳体限定，并且所述驱动器壳体具有导向穿过所述驱动器壳体的通孔，其中，所述驱动器空腔中存在侧向受限扩展的分隔壁，所述分隔壁与所述通孔保持间距地覆盖所述通孔。
11.根据权利要求7所述的发光装置，其中，所述驱动器空腔由驱动器壳体限定，并且所述驱动器壳体具有导向穿过所述驱动器壳体的通孔，其中，所述驱动器空腔中存在侧向受限扩展的分隔壁，所述分隔壁与所述通孔保持间距地覆盖所述通孔。
12.根据权利要求5所述的发光装置，其中，在所述通孔中插入有栓塞。
13.根据权利要求6所述的发光装置，其中，在所述通孔中插入有栓塞。
14.根据权利要求7所述的发光装置，其中，在所述通孔中插入有栓塞。
15.根据权利要求5所述的发光装置，其中，所述通孔被所述导通元件粘接地覆盖。
16.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述通孔被所述导通元件粘接地覆盖。
17.根据权利要求9所述的发光装置，其中，在所述通孔中插入有栓塞。
18.根据权利要求11所述的发光装置，其中，在所述通孔中插入有栓塞。
19.根据权利要求18所述的发光装置，其中所述导通元件是自粘的。
20.根据权利要求1-3中任一项所述的发光装置，其中，所述发光装置是半导体改型灯，并且至少具有一个半导体光源。
21.根据权利要求19所述的发光装置，其中，所述发光装置是半导体改型灯，并且至少具有一个半导体光源。
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