CN111059482A - 具有引线框架的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明装置，该照明装置包括沿纵向方向延伸的壳体(3)；以及光引擎，该光引擎具有引线框架(1)和布置在该引线框架(1)上的多个半导体发光元件(2)，其中，该壳体具有夹紧装置(4)，光引擎保持在该夹紧装置(4)中。

Description

具有引线框架的照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种具有半导体发光元件的照明装置。
背景技术
基于LED的灯和照明器也在管形灯(例如，作为改型灯(Retrofit-Lampen))和灯条的领域中变得越来越流行。在此，光引擎及其在灯或照明器内部的固定被证明是重要的成本因素。
术语“光引擎”通常用于这样的组件，该组件包括LED和将LED固定在适当位置的机械结构，该机械结构包括导体电路和/或导线，以向LED提供来自驱动器的电能。
许多改型的管形灯将电路板用于光引擎，其上固定，例如焊接有LED。这样的电路板通常通过蚀刻具有设置在非导电基板上的铜层的坯件制成。这导致铜的高消耗以及因此高的生产成本和高的环境负担。电路板材料(例如，FR4或金属芯电路板)也导致高成本。
从德国专利申请DE 10 2017 109 853.4，已知在所谓的布线板上构造改型管形灯的光引擎，其公开内容通过引用完全并入本文。布线板由层压在电绝缘柔性层(例如聚酰亚胺)之间的导电材料带(例如铝)组成。通过冲压出导电条的一部分，可以实现期望的电路设计。通过电绝缘层之一中的开口，LED可以连接到导电条。尽管其具有很多优点，布线板的生产也比印刷电路板复杂且昂贵。
已经发现引线框架是光引擎的机械结构的一种很好的替代方案，其可以同时提供电连接并提供良好的散热。在欧洲专利申请EP 18152566中说明了引线框架在管形灯中的使用，其公开内容通过引用完全并入本文。
引线框架在本文中被称为导电结构，该导电结构是由金属板冲裁或切割而成的(例如通过激光切割或水流切割)，并且不需要电绝缘基板(例如电路板)或电绝缘的柔性层(例如布线板)。为了制造引线框架，由金属薄板冲裁或切割出导体电路，其中保留用于稳固经冲裁的金属薄板的转移条和连接梁以用于进一步处理。在稍后的时间，例如在当引线框架通过安装在其上的电气部件充分稳固时，将转移条和连接梁移除。
半导体发光元件的固定是通过SMD焊接技术(SMD代表“表面安装设备”，Surface-mount device)进行的，在该技术中，为冲裁出的金属薄板部分(导体电路)上的焊点设置焊膏，然后装配上半导体发光元件，最后通过熔化炉的红外线进行加热以使焊膏熔化。以此方式，半导体发光元件与导体电路相连。
引线框架是平面结构，其具有两个相对且基本平行的表面，该两个表面相距金属薄板厚度的距离。例如，引线框架可以由诸如钢的低成本材料，或诸如铜的高导热率材料，或诸如黄铜的高级光学外观金属制成。薄板厚度优选在0.1mm至2mm的范围内，更优选在0.2mm至0.8mm的范围内。尤其考虑可以用于印刷电路板(PCB)的材料。另外，引线框架可以涂覆有例如Sn，Zn，Au，Ag，Pt，Pd或Ni层，和/或引线框架的表面可以被部分地或完全地粗糙化。引线框架的表面还可以涂覆有良好反射性的涂层，例如涂覆白色或明亮的色彩层或漆层(尤其是保护漆)。
因此，引线框架的制造比布线板或印刷电路板的制造更简单。而且，与布线板相比，可以更灵活地选择导电结构。通过金属引线框架的导热性还改善了操作期间半导体发光元件的散热。
在本公开的范围中，“布置在引线框架上”是指相应的部件被固定到引线框架并且与引线框架电连接。
需要一种简单且廉价但仍然稳固的、将引线框架保持在灯或照明器中的方式。
发明内容
从已知的现有技术出发，本发明的目的是提供一种改进的照明装置。
该目的通过具有独立权利要求的特征的照明装置来实现。从属权利要求中给出了有利的扩展方案。
相应提出了一种照明装置，其包括沿纵向方向延伸的壳体；以及光引擎，该光引擎具有引线框架和布置在引线框架上的多个半导体发光元件。纵向方向在此应理解为壳体的最大延伸方向(长度)，该延伸明显大于(尤其数倍于)其他两个方向的延伸(宽度和厚度)。
为了将光引擎(也就是说尤其是引线框架)固定在壳体中，壳体具有夹紧装置，光引擎保持在该夹紧装置中。夹紧装置中的光引擎的保持可以形状配合地和/或力配合地(特别是摩擦配合)进行。
例如，夹紧装置可以以U形或矩形凹槽构造在壳体的内侧中或者与壳体的内侧连接的元件上。可以在该凹槽中插入光引擎。凹槽可以在壳体的整个长度上或仅区段性地形成。
夹紧装置也可以具有在壳体的整个长度上形成的支撑面和多个夹紧接片，从而使光引擎在夹紧接片的位置处以形状配合和/或力配合(特别是摩擦配合)的形式保持在支撑面和夹紧接片之间。
在一个实施形式中，壳体和夹紧装置一件式地形成。这可以简化壳体的制造和照明装置的安装。
壳体可以至少部分地由半透明或透明的材料制成。由此在照明装置的运行期间由半导体发光元件发出的光可以至少部分地离开壳体。
壳体可以由塑料材料制成(例如，聚碳酸酯PC，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS，聚苯硫醚PPS，聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚苯乙烯PS，聚酰胺PA，聚氨酯PU，聚乙烯PE，聚丙烯PP，聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等)。整个壳体(可能情况下除两个纵向端部处的封闭元件外)尤其可由相同的塑料材料制成。这样的壳体可以例如通过挤出方法简单且廉价地制造。尤其当壳体和夹紧装置一件式形成时，这允许这些元件的成本低廉的生产。
引线框架可以在一侧或两侧配备有半导体发光元件。
在一个实施形式中，夹紧装置被设计成将光引擎保持在壳体的中心。这允许例如向光引擎的两侧发射光。这样的在两个方向上增加了与周围空气的接触的保持部还可以改善光引擎的散热。
在一个实施形式中，壳体具有8形的横截面。由此，夹紧装置可以布置在“8”的中间。换句话说，从夹紧装置出发，存在上壳体部分和下壳体部分。两个壳体部分可以具有基本相同的尺寸。两个壳体部分可以分别具有倒圆的横截面(尤其是圆形，椭圆形，蛋形，D形等)。由此，可以实现均匀的光分布。两个壳体部分也可以至少部分地具有多边形的横截面。两个壳体部分也可以具有基本相同的横截面或不同的横截面。
在一个实施形式中，照明装置还包括纵向延伸的护套，该护套至少部分地贴靠壳体的外侧。
护套可以至少部分地由半透明或透明材料组成。由此，在照明装置的运行期间由半导体发光元件发射的光可以至少部分地离开护套。护套可以由玻璃或塑料材料制成(例如，聚碳酸酯PC，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚苯乙烯PS，聚酰胺PA，环烯烃(共)聚合物COC，聚氨酯PU，聚乙烯PE，聚丙烯PP，聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等)。
护套尤其可以用作布置在护套内部的壳体的稳固件。例如，护套可以由刚性材料制成，而壳体可以由柔性材料制成。因此，壳体例如可以由比护套更昂贵的材料制成，从而可以同时在降低材料成本的情况下获得足够的稳固性。例如，壳体和夹紧装置可以用挤出方法由(相对昂贵的)聚碳酸酯以小壁厚制成，而护套可以由(相对便宜的)玻璃制成，从而在将聚碳酸酯壳体插入玻璃护套中后为聚碳酸酯壳体提供所需的稳固性。
可以对壳体和/或护套进行磨砂处理，以实现从壳体/护套发出的光的散射，从而一方面实现更柔和的照明并另一方面可以防止直接看到半导体发光元件(以及由其引起的目眩)。
护套可以在整个外周上围绕壳体。护套也可以仅在某些区域中设置在壳体的外周上。另外，可以在壳体的整个长度上或仅在一个或多个纵向区段上设置护套。
在一个实施形式中，壳体在第一壳体部分和第二壳体部分之间具有一个或多个稳固区段。稳固区段可以与壳体一件式形成。稳固区段尤其可以用于壳体的结构性加固。
在一个实施形式中，壳体具有用于将壳体固定到保持部的纵向延伸的固定区段。如果照明装置具有一个贴靠在壳体上的护套，则替代地或附加地，该护套也可以具有纵向延伸的固定区段。如果在下文中提到壳体的固定区段，则这也相应地适用于护套的固定区段。
固定区段例如可以通过壳体的相应赋形来制造。固定区段例如可以是壳体横截面为梯形的区段，壳体可以通过该区段放入到保持部中。该固定区段也可以由壳体外部的凹槽形成，保持部可以啮合到该凹槽中。
半导体发光元件可以设置用于发射白光。例如，这可以通过将转换材料直接施加到半导体发光元件上以将由半导体发光元件发射的光(例如蓝色)转换成其他波长的光(例如黄色)来实现。发射光的转换部分和发射光的未转换部分的混合光则可以呈现为白光。
转换材料也可以施加到壳体或护套上，从而仅在离开壳体或护套时才进行波长转换。这降低了转化材料的热负荷。另外，转换材料还可以承担上述磨砂的作用，以改善光散射。
照明装置可以形成为可以放入到照明器的相应灯头中的灯(例如，管形灯)，或者直接形成为照明器(例如，灯条)。
尤其当照明装置被设计为管形灯时，其还可在壳体的两端处具有两个端盖，其中，这些端盖被设计用于将照明装置保持在用于管形灯的灯头中。
代替引线框架，光引擎也可以具有电路板(特别是CEM，FR4，刚柔结合版(RigidFlex)或金属芯印刷电路板)或布线板，其通过夹紧装置保持在壳体中。
附图说明
通过下面对附图的说明来更详细地解释本发明的优选的其他实施形式。图中：
图1以透视图示出了根据本发明的照明装置的第一实施形式；
图2以截面图示出了图1的实施形式；
图3以透视图示出了根据本发明的照明装置的第二实施形式；
图4以截面图示出了图3的实施形式；
图5以透视图示出了根据本发明的照明装置的第三实施形式；
图6以截面图示出图5的实施形式；
图7以透视图示出了根据本发明的照明装置的第四实施形式；
图8以截面图示出了图7的实施形式；
图9以透视图示出了根据本发明的照明装置的第五实施形式；以及
图10以截面图示出了图9的实施形式。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述优选实施例。这里，不同附图中相同，相似或等效的元件具有相同的附图标记，并且为了避免重复，部分地省略了对这些元件的重复说明。
在图1中，以透视图示意性地示出了根据本发明的照明装置的第一实施形式。图2以横截面示出该实施形式。照明装置具有光引擎，该光引擎具有引线框架1和布置在该引线框架上的多个LED 2。LED 2布置在引线框架1的两侧。由此实现了全向发光。然而，在另一实施形式中，LED 2也可以仅布置在引线框架1的一侧上(例如，仅布置在上侧或仅布置在下侧)。
照明装置还包括壳体3。壳体3具有“8”形式的横截面。换句话说，壳体具有上部壳体部分3a和下部壳体部分3b。两个壳体部分3a，3b在夹紧装置4的区域中彼此连接。两个壳体部分3a，3b具有基本相同的形状，从而壳体相对于包括两个壳体部分3a，3b之间的连接区域的平面基本镜像对称。两个壳体部分3a，3b均具有基本圆形的形状。
夹紧装置4实施为两个相对的凹槽5，其形成在两个壳体部分3a，3b之间的连接部分的内端，因此也可以被视为连接部分的一部分。凹槽5在纵向方向上基本上在壳体3的整个长度上延伸。引线框架1被推入凹槽5中并通过夹紧而保持在那里。这实现了光引擎在纵向方向上的力配合保持，以及在垂直于纵向方向的两个方向上的形状配合保持。
壳体3由诸如聚碳酸酯的塑料材料制成。壳体3的壁厚的尺寸确定为使得壳体具有足够的稳固性，并且尤其是当照明装置以灯的形式在其两端安装在照明器的灯头中时，不会显著下垂。壳体3的壁厚可以在约0.2mm和约2mm之间，优选地为约0.6mm。
壳体3可磨砂，以引起照明装置发射的光的散射。
在图3中，以透视图示意性地示出了根据本发明的照明装置的第一实施形式。图4以截面图示出了该实施形式。
图3和图4所示的照明装置在很大程度上对应于图1和2所示的照明装置。这里，光引擎也包括布置在引线框架1的两侧的LED 2。由此实现了全向发光。然而，LED 2也可以仅布置在引线框架1的一侧上。
此外，图3和图4所示的照明装置与图1和图2所示的照明装置的不同之处在于围绕壳体3并且抵靠壳体3的护套6。护套6可以由玻璃制成并且为照明装置提供足够的稳固性，从而当照明装置以灯的形式在其两端安装在照明器的灯头中时，不会显著下垂。由此可以显著减小壳体3的壁厚。护套6的壁厚可以在约0.2mm与约2mm之间，优选地为约0.6mm。
壳体6可以磨砂以引起由照明装置发射的光的散射。壳体3也可以是透明的。
图5以透视图示意性地示出了根据本发明的照明装置的第三实施形式。图6以截面图示出了该实施形式。
图5和图6所示的照明装置在很大程度上对应于图1至图4所示的照明装置。这里，光引擎也包括布置在引线框架1的两侧的LED 2。这实现了全向发光。然而，LED 2也可以仅布置在引线框架1的一侧上。
与上述实施形式不同，壳体3在此具有附加的稳固区段12，该稳固区段可以与壳体3一件式地形成。稳固区段12在此形成在图3和图4所示的实施例中壳体3未与壳体6的内侧接触的区域中。稳固区段12在此促使壳体的稳固，从而当照明装置以灯的形式在其两端安装在照明器的灯头中时，不会显著下垂。壳体3和稳固区段12的壁厚可以在约0.2mm和约2mm之间，优选地为约0.6mm。壳体3的所有区段(包括稳固区段12)可以制成相同的厚度。替代地，壳体的某些区段可以比壳体的其他区段更厚或更薄。
这种壳体3，包括稳固部段12可以由塑料制成并且例如借助于挤出方法制造。图1至图4中所示的照明装置的壳体3也可以例如通过挤出方法来制造。
在图5和图6中所示的照明装置还可以另外设置有护套6，该护套围绕壳体3并且贴靠在壳体3和稳固区段12上。在图7中以透视图示意性地示出了照明装置的这种第四实施形式。图8以截面图示出了该实施形式。
壳体6可以由玻璃制成并且使照明装置具有改善的稳固性，从而当照明装置以灯的形式在其两端安装在照明器的灯头中时，不会显著下垂。由此可以显着减小壳体3的壁厚。护套6的壁厚可以在约0.2mm至约2mm之间，优选地为约0.6mm。图9以透视图示意性地示出了根据本发明的照明装置的第五实施形式。图10以截面图示出了该实施例。
该照明装置具有光引擎，该光引擎具有引线框架1和布置在该引线框架上的多个LED 2。LED 2仅布置在引线框架1的一侧(这里在上侧)。
照明装置还包括壳体3。该壳体3具有照明区段7和固定区段8，其在连接区域中彼此融合。在照明区段7和固定区段8之间设置有分隔壁9。照明区段7(除了连接区域之外)的横截面是倒圆的并且几乎形成为圆形。固定区段8的横截面(除了连接区域之外)是梯形的，即，固定区段8的宽度在照明区段7的方向上逐渐变细。可以利用固定区段8将照明装置放入保持部(未示出)中以进行安装。
分隔壁9在照明区段7的一侧上具有凹部10，该凹部用作光引擎的引线框架1的支撑部，并且与在凹部10的边缘处的两个突起11一起形成夹紧装置4，引线框架通过该夹紧装置以夹持的方式保持。换句话说，在凹部的边缘中有两个相对的凹槽5，引线框架1可以插入其中。这使得光引擎在纵向方向上的力配合保持，以及在垂直于纵向方向的两个方向上的形状配合保持。凹部10在纵向方向上基本上在壳体3的整个长度上延伸。突起11也可以在纵向方向上基本上在壳体3的整个长度上延伸。但是其也能只设置在部分区域中。
壳体3由塑料材料，例如聚碳酸酯制成，并且例如可以通过挤出方法来制造。壳体3的壁厚的尺寸被确定为使得壳体具有足够的稳固性，尤其是当照明装置作为灯安装在彼此间隔的保持部上时，壳体不会明显下垂。壳体3的壁厚可以在约0.2mm和约2mm之间，优选地为约0.6mm。
尽管已经通过图示的实施例进一步图解和详细说明了本发明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以从中得出其他变体方案而不脱离本发明的范围。
通常，“一个”等可以理解为单数或复数，特别是在“至少一个”或“一个或多个”等的意义上，除非明确地例如通过“正好一个”等说法排除。
另外，只要未明确排除，数字可以包括指定的数字以及通常的公差范围。
在适用的情况下，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合和/或互换实施例中示出的所有单个特征。
附图标记说明
1 引线框架
2 LED
3 壳体
3a，3b 壳体部分
4 夹紧装置
5 凹槽
6 护套
7 照明区段
8 固定区段
9 分隔壁
10 凹部
11 突起
12 稳固区段

Claims (15)

1.照明装置，所述照明装置包括沿纵向方向延伸的壳体(3)；以及光引擎，所述光引擎具有引线框架(1)和布置在所述引线框架(1)上的多个半导体发光元件(2)，其特征在于，所述壳体具有夹紧装置(4)，所述光引擎保持在所述夹紧装置(4)中。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述壳体(3)和所述夹紧装置(4)一件式地形成。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述壳体(3)至少部分地由半透明或透明的材料制成。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述壳体(3)由塑料材料制成。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述夹紧装置(4)被设计成将光引擎保持在壳体(3)的中心。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述引线框架(1)在一侧或两侧配备有半导体发光元件(2)。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述壳体具有8字形的横截面。
8.根据权利要求7所述的照明装置，所述照明装置还包括纵向延伸的护套(6)，所述护套至少部分地贴靠壳体(3)的外侧。
9.根据权利要求8所述的照明装置，所述护套(6)由玻璃制成。
10.根据权利要求6所述的照明装置，其中所述壳体(3)在第一壳体部分(3a)和第二壳体部分(3b)之间还具有一个或多个稳固区段(12)。
11.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述壳体(3)具有用于将所述壳体(3)固定到保持部的纵向延伸的固定区段(8)。
12.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述壳体(3)具有用于将由半导体发光元件(2)发射的光转换成其他波长的光的转换材料。
13.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述护套(6)具有用于将由半导体发光元件(2)发射的光转换成其他波长的光的转换材料。
14.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述照明装置为灯或者照明器。
15.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述照明装置还在所述壳体(3)的两端处具有两个端盖，其中，所述端盖被设计用于将所述照明装置保持在用于管形灯的灯头中。
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