DE102009023055A1 - Linienlampen-Retrofitlampe - Google Patents

Abstract

Die Linienlampen-Retrofitlampe (1) weist mindestens ein Halbleiterleuchtelement (6), insbesondere mindestens eine Leuchtdiode, auf. Die Linienlampen-Retrofitlampe kann mindestens einen Kühlkörper (2), mindestens ein bandförmiges Halbleiter-Leuchtmodul (3), das auf dem mindestens einen Kühlkörper (2) befestigt ist, und mindestens eine Abdeckung (4) für das mindestens eine bandförmige Halbleiter-Leuchtmodul (3), das auf dem mindestens einen Kühlkörper (2) befestigt ist, aufweisen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Linienlampen-Retrofitlampe zum Ersatz herkömmlicher Linienlampen auf Glühdrahtbasis.
• Eine herkömmliche Linienlampe ist eine Glühlampe in Röhrenform, welche eine mit einer Energieeffizienzklasse „G” vergleichsweise schlechte Energieeffizienz aufweist. Linienlampen werden von verschiedenen Herstellern in proprietären Bauformen angeboten, z. B. von der Fa. Osram unter dem Markennamen ”Linestra”, von der Fa. Radium unter den Markennamen ”Ralina” und ”Kristallina” und von der Fa. Philips unter dem Markennamen ”Philinea”. Es gibt sie mit klarem und matter Glas und u. a. mit den Leistungen und Längen: 35 Watt bei 300 mm, 60 Watt bei 500 mm und 120 Watt bei 1000 mm. Die Linienlampe weist meist eine spezielle Halterung mit zwei seitlich herausragenden, einpoligen Kontakten an den Enden (sog. Typ S14s) auf. Alternativ kann für die 35-Watt- und die 60-Watt-Variante eine Ausführung und auch eine entsprechende Halterung mit einem zweipoligen Kontakt in der Mitte (S14d) verwendet werden.
• Die bisherige Linienlampe erfüllt weder die Anforderungen gemäß EG-Richtlinie 2002/95/EG zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten (RoHS; ”Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment”) noch die Energieeffizienzvorschriften gemäß der Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG, auch EuP ('Energy using Products')-Norm genannt.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lampe bereitzustellen, welche anstelle der bisherigen Linienlampen, aber unter Verwendung der herkömmlichen Halterungen, verwendbar ist und welche sowohl die RoHS-Richtlinie als auch die EuP-Richtlinie erfüllt.
• Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Linienlampen-Retrofitlampe, wobei die Linienlampen-Retrofitlampe mindestens ein Halbleiterleuchtelement aufweist. Durch eine Verwendung von Halbleiterleuchtelementen wie Leuchtdioden (LEDs), OLEDs, Laserdioden usw. als Lichtquellen anstelle des bisher verwendeten Glühdrahts lässt sich eine Linienlampen-Retrofitlampe erreichen, welche eine Energieeinsparung von bis zu 80% ermöglicht. Die EuP-Richtlinie wird erfüllt, das Erreichen der Energieeffizienzklasse A ist möglich. Zudem sind durch die Wahl entsprechender Halbleiterleuchtelemente verschiedene, ggf. sogar durchstimmbare, Lichtfarben wählbar. Außerdem ermöglich die Verwendung von Halbleiterleuchtelementen eine lange Lebensdauer von typischerweise 25.000 Stunden anstelle von nur 1000 Stunden bei der herkömmlichen Linienlampe.
• Ein Halbleiterleuchtelement, das auch als eine Halbleiterlichtquelle bezeichnet werden kann, kann einfarbig oder mehrfarbig, z. B. weiß, abstrahlen. Bei Vorliegen mehrerer Halbleiterleuchtelemente können diese z. B. gleichfarbig (einfarbig oder mehrfarbig) und/oder verschiedenfarbig leuchten. So mag eine LED-Gruppe mehrere LED-Chips ('LED-Cluster') aufweisen, welche zusammen ein weißes Mischlicht ergeben können, z. B. in 'kaltweiß' oder 'warmweiß'. Zur Erzeugung eines weißen Mischlichts umfasst das LED-Cluster bevorzugt LED-Chips, die in den Grundfarben rot (R), grün (G) und blau (B) leuchten. Hierbei können eine oder mehrere Farben, insbesondere grün und rot auch durch Phosphorkonversion einer typischerweise blauen LED erzeugt sein. Dabei können einzelne oder mehrere Farben auch von mehreren LEDs gleichzeitig erzeugt werden; so sind Kombinationen RGB, RRGB, RGGB, RGBB, RGGBB usw. möglich. Jedoch ist die Farbkombination nicht auf R, G und B beschränkt. Es können auch mehr als drei Farben verwendet werden, z. B. sind zur Erzeugung hoher Farbwiedergaben Kombinationen aus R, G, B mit (phosphorkonvertierten) weißen (W) und auch gelben (Y) LEDs vorteilhaft. Vorteilhaft insbesondere zur Erzeugung eines warmweißen Farbtons können beispielsweise auch weniger als drei Farben, also eine oder mehrere rote oder gelbe LEDs und/oder phosphorkonvertierte LEDs, insbesondere in weiß (W) oder mintgrün (M) vorhanden sein. Bei LEDs mit unterschiedlichen Farben können diese auch so angesteuert werden, dass die LED-Gruppe in einem durchstimmbaren RGB-Farbbereich abstrahlt. Zur Erzeugung eines weißen Lichts aus einer Mischung von blauem Licht mit gelbem Licht können auch mit Leuchtstoff versehene LED-Chips verwendet werden, z. B. in Oberflächenmontagetechnik, z. B. in sog. Chip-Level-Konversionstechnik. Es können auch andere Methoden verwendet werden, wie eine rot/grün-Kombination mittels der Konversionstechnik. Es ist auch eine ”klassische” Volumenkonversion möglich. Eine LED-Gruppe kann auch mehrere weiße Einzel-Chips aufweisen, wodurch sich eine einfache Skalierbarkeit des Lichtstroms erreichen lässt. Die Einzel-LEDs und/oder die LED-Gruppen können mit geeigne ten Optiken zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. Fresnel-Linsen, Kollimatoren, und so weiter. Statt oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs) einsetzbar.
• Es kann eine Ausgestaltung sein, dass das mindestens eine Halbleiterleuchtelement mindestens eine Leuchtdiode umfasst. Leuchtdioden sind preiswert, robust und in vielfältiger Ausgestaltung erhältlich.
• Es kann eine weitere Ausgestaltung sein, dass die Linienlampen-Retrofitlampe aufweist:
• – mindestens einen länglichen Kühlkörper,
• – mindestens ein bandförmiges Halbleiter-Leuchtmodul, das mindestens ein Halbleiterleuchtelement (6) aufweist und das auf dem mindestens einen Kühlkörper befestigt ist, und
• – mindestens eine längliche Abdeckung für das mindestens eine bandförmige Halbleiter-Leuchtmodul, das auf dem mindestens einen Kühlkörper befestigt ist.
• Mit Leuchtdioden ausgestattete, in ihrer Längsrichtung biegsame Bänder (LED-Flex-Bänder) sind beispielsweise aus der LINEARlight Flex-Reihe der Fa. Osram bekannt, bei der ein LED-Band auf einer Rolle aufgewickelt erhältlich ist (z. B. der Reihe LM1X). Das Grundmaß der kleinsten Einheit mit 10 LEDs (L × B) beträgt 140 mm × 10 mm. Das LED-Band weist eine selbstklebende Rückseite auf.
• Eine solche Linienlampen-Retrofitlampe weist aufgrund der Befestigung des bandförmigen Halbleiter-Leuchtmoduls auf dem Kühlkörper eine gute Wärmeabfuhr von den Halbleiterlichtquellen und anderen darauf befindlichen Wärmequellen (wie elektronischen Bauteilen) auf. Eine besonders gute Wärmeabfuhr kann dadurch erreicht werden, dass das mindestens eine bandförmige Halbleiter-Leuchtmodul flächig auf dem mindestens einen Kühlkörper befestigt ist, speziell mit einem Wärmeübergangsmaterial (TIM; ”Thermal Interface Material”) wie einer Wärmeleitpaste. Die Form der herkömmlichen Linienlampe kann ausreichend gut angenähert werden, so dass ein zumindest ähnlicher optischer Eindruck entsteht und zudem die herkömmliche Linienlampe in den meisten Fällen ohne weitere Anpassung gegen die Linienlampen-Retrofitlampe ausgetauscht werden kann.
• Es kann ferner eine Ausgestaltung sein, dass der Kühlkörper ein Kühlkörper aus Aluminium ist. Aluminium ist besonders leicht, sehr gut wärmeleitend und insbesondere im Vergleich zu Kupfer preiswert.
• Es kann ferner eine Ausgestaltung sein, dass der Kühlkörper ein formgefräster Kühlkörper ist. Ein solcher Kühlkörper kann beispielsweise aus Vollmaterial hergestellt sein und besonders gut wärmeleitend als auch präzise verarbeitet.
• Es kann noch eine weitere Ausgestaltung sein, dass der Kühlkörper einen geradlinigen Grundkörper aufweist, wobei das Halbleiterleuchtmodul bzw. das zumindest eine Halbleiterleuchtelement mindestens eine an einer zumindest teilweise ebenen Oberseite des Grundkörpers angeordnet ist und die Kühlrippen von einer – der Oberseite abgewandten – Unterseite abgehen. Die Kühlrippen bewirken eine verbesserte Wärmeableitung durch Konvektion von dem Kühlkörper. Die im Wesentlichen ebene Oberseite bewirkt eine besonders einfache Befestigung der Halbleiterleuchtmodule bzw. Halbleiterleuchtelemente, und zwar auch biegesteifer Halbleiterleuchtmodule.
• Es kann eine besondere Ausgestaltung sein, dass die Kühlrippen parallel von dem Grundkörper abgehen und dass die freien Enden der Kühlrippen im Querschnitt im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Bogenlinie liegen. Dadurch kann eine weitgehende Formähnlichkeit zu der herkömmlichen Linienlampe bei gleichzeitig guter Wärmeabfuhr erreicht werden.
• Es kann noch eine weitere Ausgestaltung sein, dass der Kühlkörper zumindest teilweise eine reflektierende Oberfläche aufweist, insbesondere an seiner ebenen Oberfläche. Dies erhöht die Lichtausbeute.
• Alternativ kann die Linienlampen-Retrofitlampe mit mindestens einem Reflektor ausgerüstet sein, welcher sich in dem durch den Kühlkörper und die Abdeckung gebildeten Aufnahmeraum für das Halbleiter-Leuchtmodul bzw. die Halbleiterleuchtelemente befindet. Dieser, meist separat hergestellte, Reflektor kann eine größere Formvielfalt aufweisen als eine reflektierende oder spiegelnde Oberfläche des Grundkörpers und somit auch eine größere Vielfalt an Abstrahlmustern.
• Es kann eine Weiterbildung sein, dass die Abdeckung eine Kunststoffabdeckung ist. Eine Kunststoffabdeckung ist leicht und stabil unter mechanischer Beanspruchung.
• Alternativ kann die Abdeckung aus Glas bestehen. Eine Glasabdeckung erzeugt eine besonders edle Anmutung und aufgrund des Glaskolbens der herkömmlichen Linienlampe eine ähnliche Anmutung.
• Es kann noch eine Weiterbildung sein, dass die Abdeckung eine ringschnittförmige oder ringsektorförmige Querschnittsform aufweist und im Querschnitt eine gemeinsame Außenkontur der Abdeckung und des Grundkörpers im Wesentlichen kreisförmig ist. Auch hierdurch wird eine ähnliche Anmutung zu der herkömmlichen, im Querschnitt kreisförmigen, Linienlampe verbessert.
• Es kann zudem eine Weiterbildung sein, dass die Abdeckung mit dem Kühlkörper verrastet ist oder in den Kühlkörper eingesteckt ist. Mittels einer solchen Verbindung können der Kühlkörper und die Abdeckung besonders einfach verheiratet werden.
• Es kann außerdem eine Weiterbildung sein, dass Enden der Linienlampen-Retrofitlampe jeweils mit einer Endkappe verschlossen sind, beispielsweise aus Kunststoff. So braucht eine Form der Abdeckung an ihren Enden nicht verändert zu werden, und ein Zusammenbau der Linienlampen-Retrofitlampe kann einfach bleiben.
• Es kann auch eine Weiterbildung sein, dass die Linienlampen-Retrofitlampe ein Vorschaltgerät aufweist, welches zumindest in dem Kühlkörper angeordnet ist, insbesondere in dem Kühlkörper und in einem Linienlampensockel angeordnet ist, wobei der Linienlampensockel an dem Kühlkörper angeordnet ist.
• Um einen problemlosen Austausch einer herkömmlichen Linienlampe gegen die Linienlampen-Retrofitlampe zu gewährleisten, kann die Außenkontur der Linienlampen-Retrofitlampe so bemessen sein, dass sie nicht oder nicht Wesentlich größer ist als eine Außenkontur dieser Linienlampe.
• In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
• 1 zeigt von schräg vorne eine geöffnete Linienlampen-Retrofitlampe;
• 2 zeigt in Schrägansicht die Linienlampen-Retrofitlampe aus 1.
• 1 zeigt eine Linienlampen-Retrofitlampe 1 mit einem länglichen oder geradlinigen Kühlkörper 2, einem bandförmigen LED-Leuchtmodul ('LED-Band') 3, das auf dem Kühlkörper 2 befestigt ist, und mit einer hier nach hinten versetzt gezeigten Abdeckung 4, die auf dem Kühlkörper 2 befestigt ist. Das LED-Band 3 weist eine streifenförmige oder bandförmige Leiterplatte 5 auf, auf deren Vorderseite in regelmäßigen Abständen bezüglich der Längserstreckung Leuchtdioden 6 montiert sind. Das LED-Band 3 ist mit seiner Rückseite 7 flächig auf dem Kühlkörper 2 aufgebracht, z. B. aufgeschraubt oder aufgeklebt. Zur präzisen Positionierung und Ausrichtung des LED-Bands 3 auf dem Kühlkörper 2 weist der Kühlkörper 2 eine flache Nut 8 auf, die in eine im Wesentlichen ebene Oberseite 9 in Längserstreckung des Kühlkörpers eingebracht ist. Die Breite der Nut 8 ist zur passenden Aufnahme des LED-Bands 3 dimensioniert.
• Der Kühlkörper 2 weist einen geradlinigen, in etwa platten- oder streifenförmigen Grundkörper 10 auf, wobei das Halbleiterleuchtmodul 3 an der Oberseite 9 des Grundkörpers 10 angeordnet ist und von der der Oberseite 9 abgewandten Unterseite 11 des Grundkörpers 10 Kühlrippen 12 nach unten abgehen. Eine Hauptabstrahlrichtung der hier gezeigten Leuchtdioden 6 ist nach oben gerichtet und somit parallel zur Ausrichtung der Kühlrippen 12. Die Breite des Kühlkörpers 2 ist maximal so groß wie die Breite der zu ersetzenden Linienlampe. Dies wird auch dadurch sichergestellt, dass die Kühlrippen 12 nach unten und nicht zur Seite gerichtet sind. So kann eine Ersetzbarkeit der herkömmlichen Linienlampe weiter verbessert werden. Die freien Enden 13 der Kühlrippen 12 liegen im Querschnitt im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Bogenlinie 14, wodurch eine optische Angleichung an die zylinderförmige herkömmliche Linienlampe erreicht wird.
• Der Kühlkörper 2 liegt als ein Aluminium-Vollkörper vor, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit bereitzustellen und um die Nut 8 mit hoher Genauigkeit bereitstellen zu können. Die hohe Bearbeitungsgenauigkeit bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten kann dadurch erreicht werden, dass der Kühlkörper 2 ein formgefräster Kühlkörper 2 ist.
• Zur Erhöhung der Lichtausbeute weist der Kühlkörper 2 zumindest teilweise eine reflektierende Oberfläche auf, nämlich hier an der Oberseite 9, genauer gesagt an zwei seitlich des LED-Bands 3 verlaufenden Seitenstreifen 15. Die Seitenstreifen 15 sind spiegelnd poliert und leicht nach innen geneigt, um eine leichte Fokussierung des von der Linienlampen-Retrofitlampe 1 in Richtung der Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts zu ermöglichen.
• Die Abdeckung 4 besteht aus milchig-weißem Kunststoff und weist eine ringschnittförmige Querschnittsform auf. Zur Befestigung der Abdeckung 4 and dem Kühlkörper 2 weist der Kühlkörper zwei seitliche Längsnuten 16 auf, in welche die Abdeckung 4 mit ihren freien Enden verrastend einsteckbar oder einschiebbar ist.
• 2 zeigt die Linienlampen-Retrofitlampe 1 in Schrägansicht. Die beiden Enden 17 der Linienlampen-Retrofitlampe 1 sind jeweils mit einer Endkappe 18 aus milchig-weißem Kunststoff verschlossen.
• Zum Betreiben der Leuchtdioden 6 weist die Linienlampen-Retrofitlampe 1 ein Vorschaltgerät oder eine Treiberschaltung (o. Abb.) auf, welche in dem Kühlkörper 2 angeordnet sein kann oder in dem Kühlkörper 2 und in einem Linienlampensockel 19 angeordnet sein kann. Der Linienlampensockel 19 ist hier vom Typ S14d mittig an der Unterseite des Kühlkörpers 2 angeordnet.
• Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
• So kann die Linienlampen-Retrofitlampe mit mindestens einem (separat hergestellten) Reflektor ausgerüstet sein, welcher sich in dem durch den Kühlkörper und die Abdeckung gebildeten Aufnahmeraum für das Halbleiter-Leuchtmodul befindet.
• Auch können die Halbleiter-Lichtquellen in mehreren Reihen auf dem Kühlkörper aufgebracht sein.
• Auch können beispielsweise zwei Sockel vom Typ S14s verwendet werden.
• Die Linienlampen-Retrofitlampe kann zudem dazu eingerichtet sein, ferngesteuert zu werden, z. B. zur Einstellung einer Helligkeit und/oder einer Leuchtfarbe. Dazu kann sie einen entsprechenden Empfänger aufweisen, z. B. einen Funkempfänger oder einen Infrarotempfänger.

1

Linienlampen-Retrofitlampe

2

Kühlkörper

3

LED-Band

4

Abdeckung

5

Leiterplatte

6

Leuchtdiode

7

Rückseite des LED-Bands

8

Nut

9

Oberseite des Kühlkörpers

10

Grundkörper des Kühlkörpers

11

Unterseite des Grundkörpers

12

Kühlrippe

13

freies Ende der Kühlrippe

14

Bogenlinie

15

Seitenstreifen

16

seitliche Längsnut

17

Ende der Linienlampen-Retrofitlampe

18

Endkappe

19

Linienlampensockel

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• - EG-Richtlinie 2002/95/EG [0003]
• - Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG [0003]

Claims (14)

1. Linienlampen-Retrofitlampe (1), wobei die Linienlampen-Retrofitlampe (1) mindestens ein Halbleiterleuchtelement (6) aufweist.
2. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Halbleiterleuchtelement (6) mindestens eine Leuchtdiode (6) umfasst.
3. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Linienlampen-Retrofitlampe (1) aufweist: – mindestens einen Kühlkörper (2), – mindestens ein bandförmiges Halbleiter-Leuchtmodul (3), das mindestens ein Halbleiterleuchtelement (6) aufweist und das auf dem mindestens einen Kühlkörper (2) befestigt ist, und – mindestens eine Abdeckung (4) für das mindestens eine bandförmige Halbleiter-Leuchtmodul (3), das auf dem mindestens einen Kühlkörper (2) befestigt ist.
4. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach Anspruch 3, wobei der Kühlkörper (2) ein Kühlkörper (2) aus Aluminium ist.
5. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Kühlkörper (2) ein formgefräster Kühlkörper (2) ist.
6. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Kühlkörper (2) einen Grundkörper (10) aufweist, wobei das Halbleiterleuchtmodul (3) an einer zumindest teilweise ebenen Oberseite (9) des Grundkörpers (10) angeordnet ist und Kühlrippen (12) von einer Unterseite (11) des Grundkörpers (10) abgehen.
7. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach Anspruch 6, wobei die Kühlrippen (12) parallel von dem Grundkörper (10) abgehen, wobei die freien Enden (13) der Kühlrippen (12) im Querschnitt im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Bogenlinie (14) liegen.
8. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Kühlkörper (2) zumindest teilweise eine reflektierende Oberfläche (15) aufweist.
9. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Abdeckung (4) eine Kunststoffabdeckung (4) ist.
10. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Abdeckung (4) eine ringschnittförmige Querschnittsform aufweist.
11. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Abdeckung (4) mit dem Kühlkörper (2) verrastet ist oder in den Kühlkörper (2) eingesteckt ist
12. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei Enden (17) der Linienlampen-Retrofitlampe (1) jeweils mit einer Endkappe (18) verschlossen sind.
13. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linienlampen-Retrofitlampe (1) ein Vorschaltgerät aufweist, welches zumindest in dem Kühlkörper (2) angeordnet ist, insbesondere in dem Kühlkörper (2) und in einem Linienlampensockel (19) angeordnet ist, wobei der Linienlampensockel (19) an dem Kühlkörper (2) angeordnet ist.
14. Linienlampen-Retrofitlampe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linienlampen-Retrofitlampe (1) mit mindestens einem Reflektor ausgerüstet ist, welcher sich in dem durch den Kühlkörper (2) und die Abdeckung gebildeten Aufnahmeraum für das Halbleiter-Leuchtmodul (3) befindet.