DE102010031008A1

DE102010031008A1 - LED-Leuchte

Info

Publication number: DE102010031008A1
Application number: DE102010031008A
Authority: DE
Inventors: Matthias Peter
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-01-12
Also published as: US20130107546A1; EP2531771A1; CN102971582A; WO2012004172A1

Abstract

Offenbart ist eine Leuchte mit einem Lampengehäuse mit einer Aufnahme, die zur Aufnahme bzw. zum Einsetzten einer Fassung, insbesondere einer G9-Fassung nach dem IEC60432-Standard , einer Hochvolt-Halogen-Stiftsockellampe geeignet ist. Dabei ist erfindungsgemäß alternativ in der Aufnahme eine Wärmesenke aufgenommen bzw. eingesetzt, an der eine LED befestigt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Leuchte, die für eine oder mehrere Fassungen für Halogen-Stiftsockellampen vorgesehen ist.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Leuchten mit Halogen-Stiftsockellampen bekannt, die in entsprechende Fassungen eingesteckt sind. Die Halogen-Stiftsockellampe und die Fassung können z. B. dem IEC60432-Standard G9 entsprechen. Die Fassung ist in eine Aufnahme eines Leuchtengehäuses eingesetzt.
Nachteilig an derartigen Leuchten ist eine geringe Lebensdauer der Lampen von weniger als 2000 Stunden, was deren häufigen Wechsel erforderlich macht.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Lampenwechselintervalldauer und die Effizienz derartiger Leuchten zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchte gemäß dem Patentanspruch 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Leuchte hat ein Leuchtengehäuse mit einer Aufnahme, die zur Aufnahme bzw. zum Einsetzen einer Fassung einer Halogen-Stiftsockellampe geeignet ist. Die Fassung und die Halogen-Stiftsockellampe können insbesondere die Bezeichnung G9 nach dem IEC60432-Standard haben. Dabei ist erfindungsgemäß alternativ zur Fassung mit Stiftsockellampe in der Aufnahme eine Wärmesenke mit gutem thermischem Kontakt zum Lampengehäuse aufgenommen bzw. eingesetzt, an der eine oder mehrere LEDs befestigt sind. Derartige Leuchten haben eine auf 10.000 bis 50000 Stunden verlängerte Lebensdauer gegenüber denjenigen mit Halogen-Stiftsockellampen. Weiterhin ist die Effizienz von LEDs gegenüber Halogenlampen erhöht. Die LEDs können selbstverständlich auch indirekt über weitere Befestigungsmittel mit der Wärmesenke verbunden sein.
Es wird bevorzugt, wenn die LED eine von der Anmelderin produzierte Oslon^®-LED (1 W) ist. Diese bietet einen guten Wirkungsgrad bei guter Lichtqualität.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist die LED an einer Leiterplatte (z. B. PCB) befestigt, die wiederum an der Wärmesenke befestigt, insbesondere angeschraubt, ist. Dabei ist zwischen jeder Leiterplatte und der Wärmesenke zur Verbesserung der Wärmeübertragung eine Wärmeleitpaste angeordnet, so dass eine Junction-Temperatur T_j der LED maximal 100°C im Betriebszustand betragen kann.
Eine besonders gute Wärmeleitung wird ermöglicht, wenn die Leiterplatte eine Metallkernplatine ist Dabei ist die Junction-Temperatur T_j der LED weiter verringert auf Werte < 100°C.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Wärmesenke einen etwa pyramidenförmigen Abschnitt, der mehrere, insbesondere vier Anlagebereiche mit jeweils einer Leiterplatte je Anlagebereich hat. Die Anlagebereiche sind jeweils um 10 bis 40 Grad gegenüber einer Mittelachse angestellt. Damit ist ein Abstrahlverhalten einer zu ersetzenden G9-Halopin^®-Lampe der Anmelderin optimal nachgebildet.
Zur Verbesserung der Wärmeleitung kann bei einer ersten Variante die Wärmesenke aus Messing bestehen und abschnittsweise über ein Feingewinde in eine Ausnehmung des Leuchtengehäuses eingeschraubt sein. Damit steht die Wärmesenke in gutem thermischen Kontakt zum Leuchtengehäuse.
Bei einer anderen Variante besteht die Wärmesenke ebenfalls aus Messing und ist dabei abschnittsweise über ein Feingewinde in einer Messinghülse eingeschraubt, die in einer Ausnehmung des Leuchtengehäuses aufgenommen ist. Auch damit steht die Wärmesenke in gutem thermischen Kontakt zum Leuchtengehäuse.
Zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Messinghülse über die Ausnehmung zum Leuchtengehäuse kann zwischen einer Außenwandung der Messinghülse und einer Innenwandung der Ausnehmung eine Wärmeleitpaste angeordnet sein.
Wenn die erfindungsgemäße Leuchte auf Basis einer Fassung für eine Halogenleuchte gebildet ist, bei der die Aufnahme von einer Kunststoffhalterung gebildet ist, muss die Kunststoffhalterung zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Leuchte nicht entfernt werden. Dabei kann die Kunststoffhalterung die Wärmesenke zumindest abschnittsweise umfassen und mit der Messinghülse verklebt sein.
Es wird bevorzugt, wenn die Leuchte ein Kronleuchter mit mindestens drei, bevorzugt sechs Ausnehmungen ist, in denen jeweils eine Messinghülse mit daran befestigter Kunststoffhalterung aufgenommen ist, in denen jeweils eine Wärmesenke aufgenommen ist. An einem Außengewinde jeder Kunststoffhalterung kann ein Lampenschirm befestigt sein.
Vorzugsweise sind zwei parallel geschaltete Stränge von mehreren, insbesondere jeweils 12, LEDs über eine Stromausgleichsschaltung von einer Stromquelle (bevorzugt 700 mA, 35 W) versorgbar. Damit wird ein thermisches Auseinanderlaufen der beiden Stränge verhindert.
Dabei kann jeder Strang mit 350 mA betrieben werden, und es kann eine Stromausgleichsschaltung vorgesehen sein, die ein thermisches Auseinanderlaufen der Stränge verhindert.
Bevorzugt wird ein Leuchtengehäuse mit guter Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Aluminium oder Edelstahl oder Metall.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 einen Ausschnitt einer Leuchte mit einer Halogen-Stiftsockellampe gemäß dem Stand der Technik in einer teilweise geschnittenen Darstellung;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte in einer perspektivischen Ansicht von unten; und
3 einen Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß 2 in einer teilweise geschnittenen Darstellung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt einen Ausschnitt einer Leuchte gemäß dem Stand der Technik mit einer Halogen-Stiftsockellampe 1 in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Es handelt sich bei der Halogen-Stiftsockellampe 1 um eine Halopin^®-Lampe der Anmelderin. Sie hat eine Leistungsaufnahme von 25 W und trägt nach dem IEC60432-Standard die Bezeichnung G9. Die Halogen-Stiftsockellampe 1 ist in eine Keramikfassung 2 eingesetzt, die dem selben Standard entspricht.
Die Keramikfassung 2 ist in eine becherförmige Kunststoffhalterung 6 eingesetzt und über eine Klemmhalterung 4 in dieser gesichert.
Die Kunststoffhalterung 6 ist in einen metallischen becherförmigen Gehäuseabschnitt 8 der Leuchte eingesetzt und dort befestigt. Die Kunststoffhalterung 6 hat ein Außengewinde, das einen gläsernen etwa kegelstumpfförmigen Lampenschirm 10 hält, der als Lichtdiffusor dient, und der in 1 nur teilweise dargestellt ist. Der Lampenschirm 10 ist dabei an einen umlaufenden Rand des Gehäuseabschnitts 8 angesetzt.
An einer dem Lampenschirm 10 gegenüber liegenden Seite des Gehäuseabschnitts 8 ist ein metallisches gebogenes Gehäuserohr 12 befestigt, von dem in 1 nur ein Teil gezeigt ist.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte in einer perspektivischen Ansicht von unten. Sechs becherförmige Gehäuseabschnitte 8 mit entsprechenden Lampenschirmen 10 sind derart an der erfindungsgemäßen Leuchte befestigt, dass sie einen Kronleuchter bilden. Dabei sind die jeweiligen gebogenen Gehäuserohre 12 an einem mittleren Abschnitt der Leuchte befestigt. Die gebogenen Gehäuserohre 12, die Gehäuseabschnitte 8 und die Lampenschirme 10 der erfindungsgemäßen Leuchte entsprechen dabei denjenigen des in 1 gezeigten Standes der Technik. Erfindungsgemäß sind statt der Halogen-Stiftsockellampen LED's im Innern der Lampenschirme 10 vorgesehen, die mit Bezug zu 3 erläutert werden.
3 zeigt einen Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leuchte gemäß 2 in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Dabei werden im Folgenden nur die Unterschiede zu der in 1 gezeigten Anordnung gemäß dem Stand der Technik erläutert.
In eine Durchgangsausnehmung eines Bodenabschnitts einer becherförmigen Kunststoffhalterung 6 ist eine Messinghülse 114 eingesetzt und dort mit der Kunststoffhalterung 6 verpresst oder verklebt. Am Innenumfang der Messinghülse 114 ist ein Feingewinde angeordnet, in das ein entsprechender hohlzylindrischer Gewindeabschnitt 102c aus Messing eingeschraubt ist. Dieser ist einstückig mit einem radial erweiterten zylinderförmigen Abschnitt 102a gebildet, an dessen vom Gewindeabschnitt 102c abgewandter Seite (in 3 oben) ein pyramidenförmiger Abschnitt 102 einstückig angesetzt ist. Die drei Abschnitte 102a, 102b, 102c sind aus Messing und bilden zusammen eine Wärmesenke 102. Der zylinderförmige Abschnitt 102a ist in die Kunststoffhalterung 6 eingesetzt und über den Gewindeabschnitt 102c mit der Messinghülse 114 verschraubt. Die Messinghülse 114 ist in eine vom Gehäuserohr 12 gebildete Ausnehmung 116 gepresst und für einen besseren thermische Kontakt mit Wärmeleitpaste versehen.
Der pyramidenförmige Abschnitt 102b hat vier Anlageflächen, an denen jeweils eine Leiterplatte 118 mit einer Schraube 120 befestigt ist. Auf jeder Leiterplatte 118 ist eine Oslon^®-LED (1 W) 101 der Anmelderin mit einer Stromaufnahme von 350 mA angeordnet. Die vier LED's 101 sind in Reihe geschaltet und werden durch ein (nicht gezeigtes) Kabel (+/–) mit Strom versorgt. Das Kabel erstreckt sich durch die Ausnehmung 116 und durch eine (nicht gezeigte) Längsbohrung des zylinderförmigen Abschnitts 102a und somit auch durch die Messinghülse 114. Das Kabel verläuft weiter durch eine Bohrung 102d im zylinderförmigen Abschnitt 102a und ist wegen der Reihenschaltung an zwei der vier Leiterplatten 118 angeschlossen. Die Anschlüsse sind entweder gelötet oder wegen einer vereinfachten Austauschbarkeit der Wärmesenke 102 über eine (nicht gezeigte) Steckverbindung angeschlossen.
Zwischen den Leiterplatten 118 und dem pyramidenförmigen Abschnitt 102b sowie zwischen der Messinghülse 114 und der Ausnehmung 116 des Gehäuserohrs 12 ist jeweils Wärmeleitpaste angeordnet. Damit kann die von den Oslon^®-LED's 101 erzeugte Wärme über die Wärmesenke 102 und über das Feingewinde zwischen dem Gewindeabschnitt 102c und der Messinghülse 114 an das Gehäuserohr 12 abgeleitet werden.
Durch einfaches Herausschrauben des Gewindeabschnitts 102c aus der Messinghülse 114 kann die Wärmesenke 102 mit den Leiterplatten 118 und den Oslon^®-LED's 101 einfach aus der erfindungsgemäßen Leuchte herausgenommen und wieder eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Leuchte (vgl. 2) ist somit insgesamt mit 24 Oslon^®-LED's 101 bestückt, wobei eine (nicht gezeigte) 700 mA-Stromquelle zwei parallele LED-Stränge mit je zwölf Oslon^®-LED's 101 betreibt, die über eine Stromausgleichschaltung ein thermisches Auseinanderlaufen der beiden Stränge verhindert.
Die erfindungsgemäße Leuchte hat bei einer Farbtemperatur CCT von 3000 K eine Lichtausbeute von mindestens 1500 lm/35 W = 40 lm/W bei einer Junction-Temperatur T_j von 100°C. Damit ist gegenüber einer vergleichbaren Leuchte aus dem Stand der Technik gemäß 1 eine mindestens fünffache Effizienz-Steigerung gegeben.
Bei Verwendung einer Metallkernplatine als Leiterplatte 118 und bei Verwendung der neuesten Generation von Oslon^®-LED's ergeben sich folgen zwei Beispiele für Effizienzsteigerung der erfindungsgemäßen Leuchte gegenüber eine Halogenleuchte gemäß dem Stand der Technik:
92 lm @ RT/3000 K → 70 lm @ 90–95°C →
24·70 lm ≈ 1700 lm/35 W = 50 lm/W →
siebenfache Effizienzsteigerung bei 3000 K (warmweiß, Halogenäquivalent)
oder
120 lm @ RT/5500 K → 90 lm @ 90–95°C →
24·90 lm ≈ 2160 lm/35 W = 62 lm/W →
neunfache Effizienzsteigerung bei 6500 K (kaltweiß, kälter als Halogen).
Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, insbesondere andere Formen der Leuchte, beispielsweise Kronleuchter mit mehr oder weniger Armen, aber auch Wandleuchten, Deckenleuchten, Einbauleuchten etc. Es sind auch Pyramidenförmige Abschnitte mit mehr oder weniger Anlageflächen als gezeigt denkbar, insbesondere mit drei Anlageflächen.
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

IEC60432-Standard G9 [0002]
IEC60432-Standard [0007]
IEC60432-Standard [0024]

Claims

Leuchte mit einem Lampengehäuse (8), das eine Aufnahme (6) hat, die zur Aufnahme einer Fassung (2) für eine Halogen-Stiftsockellampe (1) geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme (6) zumindest abschnittsweise eine Wärmesenke (102) mit thermischem Kontakt zum Lampengehäuse (8) aufgenommen ist, an der eine LED (101) befestigt ist.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei die LED eine Oslon^®-LED (101) ist.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei die LED (101) an einer Leiterplatte (118) befestigt ist, die an der Wärmesenke (102) befestigt ist, und wobei zwischen der Leiterplatte (118) und der Wärmesenke (102) eine Wärmeleitpaste angeordnet ist.
Leuchte nach Anspruch 3, wobei die Leiterplatte eine Metallkernplatine ist.
Leuchte nach Anspruch 3, wobei die Wärmesenke (102) einen etwa pyramidenförmigen Abschnitt (102b) hat, der mehrere, insbesondere vier Anlagebereiche mit jeweils einer Leiterplatte (118) je Anlagebereich hat, die um 10 bis 40 Grad gegenüber einer Mittelachse angestellt sind.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei die Wärmesenke aus Messing besteht und abschnittsweise über ein Feingewinde in eine Gewindeausnehmung des Lampengehäuses eingeschraubt ist.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei die Wärmesenke (102) aus Messing besteht und abschnittsweise über ein Feingewinde in einer Messinghülse (114) eingeschraubt ist, die in einer Ausnehmung (116) des Lampengehäuses (8) aufgenommen ist.
Leuchte nach Anspruch 7, wobei zwischen einer Außenwandung der Messinghülse (114) und einer Innenwandung der Ausnehmung (116) eine Wärmeleitpaste angeordnet ist.
Leuchte nach Anspruch 1, die ein Kronleuchter mit mindestens drei, bevorzugt sechs Ausnehmungen (116) ist, in denen jeweils eine Messinghülse (114) mit einer daran befestigten und die Aufnahme bildenden Kunststoffhalterung (6) aufgenommen ist, in der jeweils eine Wärmesenke (102) aufgenommen ist.
Leuchte nach Anspruch 9, wobei zwei parallel geschaltete Stränge von mehreren, insbesondere jeweils 12, LEDs (101) von einer Stromquelle über eine Stromausgleichsschaltung versorgbar sind.