DE102011004718A1

DE102011004718A1 - Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung einer Leuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE102011004718A1
Application number: DE102011004718A
Authority: DE
Inventors: Nicole Breidenassel; Thomas Bittmann; Henrike Trompeter; Jörg Seidelmann
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-30

Abstract

Das Verfahren dient zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Einbringen einer inneren Kolbenwand in eine äußere Kolbenwand, so dass zwischen der inneren Kolbenwand und der äußeren Kolbenwand ein Hohlraum erzeugt wird, und Einbringen einer Wärmeleitfüllung in den Hohlraum.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung einer Leuchtvorrichtung, insbesondere Retrofitlampe.
Es sind LED-Lampen bekannt, welche einen Kühlkörper, mindestens eine mit dem Kühlkörper thermisch leitfähig verbundene Leuchtdiode (LED) und eine lichtdurchlässige Abdeckung, welche die mindestens eine Lichtquelle überdeckt und an dem Kühlkörper befestigt ist, aufweisen.
Es sind insbesondere LED-Lampen bekannt, bei denen die Abdeckung und der Kühlkörper einen dichten Hohlraum ('Kolbenraum') bilden, welcher auch die LEDs beinhaltet. Zur verstärkten Abfuhr einer durch die LEDs erzeugten Verlustwärme, nicht nur durch den Kühlkörper, sondern auch durch die Abdeckung, ist der Hohlraum mit einer Flüssigkeit gefüllt, welche eine direkte Wärmeleitung von den LEDs zu der Abdeckung verstärkt. Jedoch treten hier die Nachteile auf, dass die LEDs und ggf. ebenfalls in dem Raum vorhandene elektrische Leitungen und elektronische Bauelemente vor einer Einwirkung durch die Flüssigkeit geschützt sein müssen. Dazu müssen entweder die LEDs, elektrischen Leitungen und elektronischen Bauelemente aufwändig mit einer Schutzschicht abgedeckt werden, oder die Art der Flüssigkeit wird auf eine nicht korrosive oder anderweitig schädigende Flüssigkeit beschränkt, und zwar auch unter den direkt an den LEDs anliegenden hohen Temperaturen. Zudem muss sichergestellt sein, dass es zu keiner Leckage kommt, was aufgrund einer typischerweise unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Abdeckung und des Kühlkörpers ebenfalls aufwändig ist.
Ferner sind Abdeckungen bekannt, bei sich denen Kühlrippen bis den durch die Abdeckung überwölbten Hohlraum oder Kolbenraum erstrecken, um daraus verstärkt Wärme abzuleiten. Dies weist jedoch den Nachteil auf, dass die Kühlrippen eine teilweise Abschattung des von den LEDs abgestrahlten Lichts und/oder eine räumlich ungleichmäßige Lichtabstrahlung bewirken.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu lösen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: (a) Einbringen einer inneren Kolbenwand in eine äußere Kolbenwand, so dass zwischen der inneren Kolbenwand und der äußeren Kolbenwand ein Hohlraum erzeugt wird, und (b) Einbringen einer Wärmeleitfüllung in den Hohlraum.
Mittels des Verfahrens wird eine doppelwandige Abdeckung oder Kolben bereitgestellt, welche einen größeren Wärmeströmungsquerschnitt entlang der Abdeckung ermöglicht als ein einwandiger Kolben, so dass eine größere Wärmemenge von dem Kühlkörper in die Abdeckung strömen und dann von der Abdeckung nach Außen abgegeben werden kann. Mittels der Wärmeleitfüllung kann ein Wärmeströmungsquerschnitt im Vergleich zu einer Füllung mit Luft sowohl entlang der Abdeckung als auch quer dazu zwischen benachbarten Wänden verstärkt werden. Die doppelwandige Abdeckung vermeidet zudem eine Abschattung des Lichtstroms von den Lichtquellen.
Das Verfahren ermöglicht eine präzise Formung der Abdeckung auf eine einfache und kostengünstige Weise, und zwar insbesondere auch bei einer hinterschnittenen äußeren Kolbenwand. Insbesondere können die innere Kolbenwand und die äußere Kolbenwand als einwandige Teile einfach und preisgünstig vorgefertigt werden.
Das Einbringen der inneren Kolbenwand in die äußere Kolbenwand kann insbesondere ein dichtes Verbinden der inneren Kolbenwand mit der äußeren Kolbenwand und/oder ein Verschließen des Hohlraums umfassen.
Die innere Kolbenwand kann auch als Innenkolben oder Innenkolbenbereich und die äußere Kolbenwand kann auch als Außenkolben oder Außenkolbenbereich bezeichnet werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass ein Volumenmaterial der Abdeckung, aus welchem die festen Bestandteile ohne den Hohlraum hergestellt sind (also zumindest die innere Kolbenwand und die äußere Kolbenwand) Glas ist. Glas lässt sich durch eine Erwärmung einfach in einen definiert viskosen Zustand überführen und vielseitig formen. Die Erwärmung kann beispielsweise mit einer Gas/Sauerstoff-Flamme erfolgen. Eine Verformung kann beispielsweise mit Hilfe von Formwerkzeugen und/oder mittels Überdrucks oder Unterdrucks erfolgen. Zudem wird durch einen Glas-Glas-Kontakt mit ausreichend warmem Glas ohne weitere Hilfsmittel (Kleber o. ä.) eine druckdichte stoffschlüssige Verbindung ermöglicht. Darüber hinaus ist Glas hochgradig chemisch und mechanisch widerstandsfähig. Auch ist Glas ein preiswertes Material.
Besonders bevorzugt wird Weichglas, insbesondere mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dies ergibt den Vorteil, dass die Herstellung und Verarbeitung des entsprechenden Werkstücks bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen erfolgen kann. Auch mögen bei einer Anbindung an einen metallischen Kühlkörper einer Leuchtvorrichtung geringere Spannungen auftreten.
Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass das Volumenmaterial der Abdeckung aus Kunststoff besteht. Kunststoff ist besonders leicht und preiswert und kann beispielsweise über einen Klebstoff miteinander dicht verbunden werden. Auch ist das Herstellen von Vorformen oder Halbzeigen (z. B. der inneren Kolbenwand und der äußeren Kolbenwand) einfach möglich, z. B. durch ein Spritzgießen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die innere Kolbenwand einen Einführbereich und einen daran anschließenden, seitlich über den Einführbereich überstehenden Rand aufweist und das Einbringen der inneren Kolbenwand in die äußere Kolbenwand umfasst: Einführen des Einführbereichs der inneren Kolbenwand in die äußere Kolbenwand, bis der Rand der inneren Kolbenwand auf die äußere Kolbenwand aufsetzt. Der seitlich überstehende Rand kann folglich insbesondere eine Öffnung der äußeren Kolbenwand zum Einführen des Einführbereichs der inneren Kolbenwand verschließen und insbesondere auch darüber hinausstehen. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die innere Kolbenwand und/oder die äußere Kolbenwand auch hinterschnitten sein können. Zudem erlaubt der Rand eine präzise und dichte Verbindung der beiden Kolbenwände. Die Formung des Einführbereichs der inneren Kolbenwand und der äußeren Kolbenwand kann im Wesentlichen unabhängig von der Form des Rands geschehen, so dass diese nicht nachbearbeitet zu werden brauchen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Einbringen einer Wärmeleitfüllung in den Hohlraum ein Einbringen über einen an die äußere Kolbenwand angesetzten Pumpstengel umfasst. Dies ermögliche eine einfache Handhabung und Einbringung.
Es ist eine dazu alternative Ausgestaltung, dass das Einbringen einer Wärmeleitfüllung in den Hohlraum ein Einbringen über ein in dem Rand vorhandenes Pumploch umfasst. So kann ein Reststück bei einem Verschließen des Pumplochs vermieden werden.
Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass der Rand ein umgeschlagener Rand mit beabstandet gegenüberliegenden Randbereichen ist, das Pumploch in einem Randbereich eingebracht ist, auf welchem die äußeren Kolbenwand aufsitzt und das Verschließen des Hohlraums ein dichtes Abdecken des Pumplochs durch einen dem Pumploch gegenüberliegenden Randbereich umfasst. Dies ergibt den Vorteil, dass zum Verschließen des Hohlraums nur der gegenüberliegende Randbereich an das Pumploch herangebracht zu werden braucht, was mit einer einfachen Handhabung durchgeführt werden kann.
Der Rand kann insbesondere eine im Profil im Wesentlichen U-förmige Form aufweisen, insbesondere ausgestaltet als ein liegendes ”U”. Ein (gedachtes) Ende eines Schenkels des ”U” kann insbesondere an einen (gedachten) Rand des Einführbereichs anschließen und als ein erster Randbereich zumindest ungefähr radial nach Außen zu einem als ein Boden des ”U” geformten, insbesondere gekrümmten, Anschnitt verlaufen. Auf der anderen Seite des Bodens schließt sich ein zweiter Randbereich an, der zunächst beabstandet zu dem ersten Randbereich angeordnet ist. Der Rand kann insbesondere mit dem ersten Randbereich mit dem freien Rand der zweiten Kolbenwand verbunden werden.
Der erste Randbereich kann insbesondere das Pumploch aufweisen. Zur Verbindung der beiden Randbereiche an dem Pumploch zum Verschließen des Hohlraums mag nur der zweite Randbereich erwärmt werden, oder es mögen beide Randbereiche erwärmt werden.
Insbesondere falls die Kolbenwände aus Glas bestehen, kann schon durch ein lokales Erwärmen des Rands im Bereich des Pumplochs erstens eine ausreichende Verformbarkeit des dem Pumploch gegenüberliegenden Randbereichs bewirkt werden und zweitens schon durch den Kontakt mit dem das Pumploch aufweisenden Randbereich eine stoffschlüssige, dichte Verbindung und damit Abdeckung gewährleistet werden.
Der Rand wird in einer Variante nur lokal im Bereich des Pumplochs erwärmt, und die Randbereiche werden entsprechend nur lokal aufeinander gebracht. Bei einer folgenden Befestigung der Abdeckung an einem zugehörigen Kühlkörper einer Leuchtvorrichtung mag der so lokal eingedrückte Bereich z. B. durch eine Verbindungsmasse (z. B. Wärmeleitpaste) usw. verschlossen werden. In einer weiteren Variante wird der Rand vollständig oder umlaufend erwärmt und zusammengebracht, wodurch eine gleichmäßige Auflagefläche oder Kontaktfläche bereitgestellt wird.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Verschließen des Hohlraums ein Ansaugen des dem Pumploch gegenüberliegenden Randbereichs aufgrund eines (relativen) Unterdrucks in dem Hohlraum umfasst. So kann auf eine mechanische Handhabung des Rands (z. B. ein Andrücken usw.) verzichtet werden. Der Unterdruck kann insbesondere auftreten, falls vor dem Einbringen der Wärmeleitfüllung der Hohlraum evakuiert wurde. Der Rand kann dann insbesondere zum Ende des Einbringschritts hin ausreichend erwärmt werden, wenn ein zum Ansaugen des dem Pumploch gegenüberliegenden Randbereichs noch ausreichender Unterdruck bei einer bereits ausreichenden Befüllung vorliegt.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die innere Kolbenwand und die äußere Kolbenwand jeweils als hinterschnittene kugelkalottenförmige Schalen ausgebildet sind, wobei ein maximaler Durchmesser des Einführbereichs der inneren Kolbenwand geringer ist als ein Durchmesser einer Öffnung der äußeren Kolbenwand und ein maximaler Durchmesser des Rands größer ist als der Durchmesser der Öffnung der äußeren Kolbenwand. Eine solche Abdeckung ist insbesondere für Glühlampen-Retrofitlampen geeignet, welche herkömmliche Glühlampen ersetzten sollen.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Einbringen der inneren Kolbenwand in die äußere Kolbenwand umfasst: (i) Erwärmen eines (insbesondere nach Außen abgeschlossenen) Rohransatzes eines Vorkolbens, wobei der Rohransatz an einem ersten Bereich des Vorkolbens ansetzt, welcher zumindest im Wesentlichen einer Form der äußeren Kolbenwand entspricht; (ii) Ausrichten des Vorkolbens mit dem erwärmten Rohransatz so, dass sich der Rohransatz in den ersten Bereich ein- oder umstülpt; (iii) Ansaugen des erwärmten Rohransatzes in dem oder den ersten Bereich. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach realisierbar und kommt mit einem einzigen Vorkolben aus. Es brauchen also kein zwei oder mehr vorgefertigte Halbzeuge zusammengesetzt zu werden. Vielmehr kann die Endform im Wesentlichen durch ein geeignetes Erwärmen und räumliches Ausrichten des Vorkolbens erreicht werden. Somit bestehen auch keine fehleranfälligen Verbindungsbereiche.
Der Schritt (ii) bewirkt, dass der nun ausreichend gering zähflüssige oder viskose Rohransatz unter seiner eigenen Schwerkraft in den ersten Bereich des Vorkolbens einsinkt. Durch das Ansaugen in Schritt (iii) wird der Rohransatz gleichmäßig weiten an den ersten Bereich herangezogen, so dass die Form des umgestülpten Rohransatzes an die Form des ersten Bereichs angepasst wird. Im fertigen Zustand (z. B. nach einem Abkühlen) entsprechen der erste Bereich der äußeren Kolbenwand und der Rohransatz der inneren Kolbenwand. Schritt (iii) kann während oder nach Schritt (ii) begonnen werden.
Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass das Ausrichten des Vorkolbens ein senkrechtes Ausrichten des erwärmten Rohransatzes umfasst und dem Einsaugen des erwärmten Rohransatzes ein Umdrehen des Vorkolbens in eine umgekehrte Richtung vorangeht. Das Umdrehen vor dem Einsaugen erlaubt eine besonders gleichmäßige Annäherung der Form des Rohransatzes an den ersten Bereich.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die innere Kolbenwand und die äußere Kolbenwand jeweils als hinterschnittene kugelkalottenförmige Schalen ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine Anwendung insbesondere bei Glühlampen-Retrofitlampen, welche in einen großen Raumwinkelbereich strahlen sollen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Einbringen der Wärmeleitfüllung ein Einbringen eines Stoffs oder Stoffgemischs mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als der von Luft umfasst. Es ergeben sich die Vorteile einer besonders guten Wärmeaufnahme von einem mit der Abdeckung verbundenen Kühlkörper und einer Wärmeabgabe durch den Kolbenraum.
Das Einbringen der Wärmeleitfüllung kann beispielsweise ein Einbringen von Gas, insbesondere von Helium, umfassen.
Alternativ kann das Einbringen der Wärmeleitfüllung ein Einbringen von Fluid, z. B. einer Flüssigkeit (z. B. Wasser), Gel oder einer Emulsion (z. B. Öl-in-Wasser-Emulsion), umfassen. Insbesondere kann die Wärmeleitfüllung jegliche lichtdurchlässige Füllung sein, welche eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer als eine Wärmeleitfähigkeit λ von Luft (ca. 0,0262 W/(m·K)) ist.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Wärmeleitfüllung eine diffus streuende Wärmeleitfüllung ist. So kann eine besonders effektive Homogenisierung des durch die Abdeckung tretenden Lichts erreicht werden, und zwar sowohl im Hinblick auf eine Intensitätsverteilung, als auch auf eine Farbgleichheit. Auch wird signifikante Lichtabstrahlung in einen weiten Raumwinkelbereich unterstützt.
Bei der Öl-in-Wasser-Emulsion können die Öltröpfchen als Diffusorvolumen wirken. Eine solche Emulsion ist preiswert und langzeitstabil bereitstellbar.
Falls die Wärmeleitfüllung ein Gel ist, kann dem Gel ein diffus streuendes Füllmaterial beigemischt sein. Die Verwendung des Gels kann eine Entmischung des Matrixmaterials (Gels) und des Füllmaterials verhindern.
Jedoch ist die Wärmeleitfüllung nicht auf diese Ausgestaltungen beschränkt, sondern kann z. B. auch selbstverfestigende Wärmeleitfüllungen usw. umfassen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass ein Volumenmaterial der Abdeckung (d. h., das Material der Wände oder der Abdeckung außer der Wärmeleitfüllung) diffus streuend ist und/oder mit mindestens einer lichtstreuenden Schicht versehen ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Entmischung von Diffusorpartikeln verhindert wird. Zudem wird auch so durch die zumindest doppelwandige Ausgestaltung eine besonders effektive Homogenisierung und Lichtabstrahlung in einen weiten Raumwinkelbereich ermöglicht.
Das Volumenmaterial und/oder die mindestens eine lichtstreuende Schicht können zusätzlich oder alternativ zu der Wärmeleitfüllung diffus lichtstreuend ausgestaltet sein. Insbesondere der gemeinsame Einsatz verstärkt die bereits angeführten Vorteile.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass eine an dem mindestens einen Hohlraum grenzende Außenseite der Innenwand mit mindestens einem Leuchtstoff (manchmal auch als ”Remote Phosphor” bezeichnet) beschichtet ist. So kann der mindestens eine Leuchtstoff verstärkt gekühlt sein, was beispielsweise eine thermisch induzierte Wellenlängenverschiebung eines durch den mindestens einen Leuchtstoff wellenlängenumgewandelten Lichts reduziert.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass eine von dem mindestens einen Hohlraum abgewandte (und folglich insbesondere den Lichtquellen zugewandte) Innenseite der Innenwand mit einem Leuchtstoff beschichtet ist. So kann eine möglicherweise schädliche Wechselwirkung zwischen dem mindestens einen Leuchtstoff und der Wärmeleitfüllung verhindert werden, z. B. im Hinblick auf eine chemische Reaktion.
Die Innenwand kann an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite mit dem mindestens einen Leuchtstoff versehen sein. Allgemein ergibt sich der Vorteil bei einer Anbringung an der Innenwand, falls das Volumenmaterial zumindest der Außenwand und/oder die Wärmeleitfüllung diffus streuend sind, dass der mindestens eine (häufig gelb erscheinende) Leuchtstoff nicht direkt einsichtig ist und die Leuchtvorrichtung so eine vorteilhafte optische Anmutung aufweist. Durch die Wärmeleitfüllung wird eine verbesserte Wärmeableitung von der Innenwand zu der Außenwand und so eine verbesserte Kühlung des mindestens einen Leuchtstoffs im Vergleich zu einem luftgefüllten Hohlraum ermöglicht, z. B. vergleichbar zu einer einwandigen Abdeckung.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Retrofitlampe, insbesondere Glühlampen-Retrofitlampe, ist.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen ersten Teilvorkolben zur Verwendung bei einem Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung einer Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht den ersten Teilvorkolben mit einem zweiten Teilvorkolben;
3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die aus dem ersten Teilvorkolben und dem zweiten Teilvorkolben zusammengesetzte Abdeckung in einem Zwischenschritt der Herstellung;
4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die Abdeckung gemäß der ersten Ausführungsform im Bereich eines in einem Rand des zweiten Teilvorkolbens eingebrachten Pumplochs;
5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Abdeckung gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einem unterschiedlichen Pumploch;
6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die Abdeckung gemäß der ersten Ausführungsform mit einem verschlossenen Pumploch;
7 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die Abdeckung gemäß der zweiten Ausführungsform mit einem verschlossenen Pumploch;
8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung mit der fertigen Abdeckung gemäß der ersten Ausführungsform;
9 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Vorkolben zur Verwendung bei einem Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung gemäß einer dritten Ausführungsform;
10 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht den Vorkolben in einem ersten Herstellungszwischenschritt;
11 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht den Vorkolben in einem zweiten Herstellungszwischenschritt;
12 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die fertige Abdeckung gemäß der dritten Ausführungsform;
13 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Vorkolben einer lichtdurchlässigen Abdeckung gemäß einer vierten Ausführungsform; und
14 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die fertige Abdeckung gemäß der vierten Ausführungsform.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen ersten Teilvorkolben 101 aus Weichglas zur Verwendung bei einem Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung einer Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Der erste Teilvorkolben 101 weist einen kugelkalottenförmigen Außenkolben oder äußere Kolbenwand 103 auf, welche größer als halbkugelschalenförmig geformt ist und folglich im Profil einen Hinterschnitt aufweist. Ein freier Rand 104 der äußeren Kolbenwand 103 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und begrenzt eine Öffnung 105. An der der Öffnung 105 gegenüberliegenden Spitze 106 der äußeren Kolbenwand 103 ist ein Halterohr 107 zur Handhabung der äußeren Kolbenwand 103 stabil befestigt (z. B. angeschmolzen). Die äußere Kolbenwand 103 und das Halterohr 107 liegen beide achssymmetrisch und konzentrisch zu einer Längsachse L des Teilvorkolbens 101. Der erste Teilvorkolben 101 stellt also die äußere Kolbenwand 103 für weitere Herstellungsschritte bereit.
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht den ersten Teilvorkolben 101 mit einem bezüglich der Längsachse L ebenfalls im Wesentlichen symmetrischen zweiten Teilvorkolben 108. Der zweite Teilvorkolben 108 weist einen Innenkolben oder innere Kolbenwand 109 auf, welche einen Einführbereich 110 und einen daran anschließenden, seitlich (bezüglich der auch als Symmetrieachse dienenden Längsachse L) über den Einführbereich 110 überstehenden, umgeschlagenen Rand 111 auf. Der zweite Teilvorkolben 108 weist ferner einen Rohransatz 120 auf, der an einer Öffnung 111a des Rands ansetzt. Der Rohransatz 120 ermöglicht eine Handhabung der inneren Kolbenwand 109 und eine Hindurchleitung von Fluid (Flüssigkeit und/oder Gas usw.).
Der Einführbereich 110 weist eine kugelkalottenförmige Form ähnlich der äußeren Kolbenwand 103 (aber kleiner) auf, während der umlaufende, umgeschlagene Rand 111 eine im Profil im Wesentlichen U-förmige Form aufweist, die hier als ein liegendes ”U” ausgestaltet ist. Ein (gedachtes) Ende eines Schenkels des ”U” kann insbesondere an den Einführbereich 110 anschließen und als ein erster Randbereich 112 zumindest ungefähr radial nach Außen zu einem als ein Boden 113 des ”U” geformten, insbesondere gekrümmten, Abschnitts verlaufen. Auf der anderen Seite des Bodens 113 schließt sich ein zweiter Randbereich 114 an, der zunächst beabstandet zu dem ersten Randbereich 112 angeordnet ist.
Ein maximaler Durchmesser d1 des Einführbereichs 110 der inneren Kolbenwand 109 ist kleiner als ein Durchmesser d2 der Öffnung 105 der äußeren Kolbenwand 103. Ein maximaler Durchmesser d3 des Rands 111 ist größer als der Durchmesser d2 der Öffnung 105.
Zum Herstellen der Abdeckung wird der Einführbereich 110 der inneren Kolbenwand 109 entlang der Längsachse L in die äußeren Kolbenwand 103 durch deren Öffnung 105 eingeführt, bis der erste Randbereich 112 des Rands 111 der auf den freien Rand 104 der äußeren Kolbenwand 103 aufsetzt, wie als Schnittdarstellung in Seitenansicht in 3 gezeigt. Da der Rand 111 erwärmt worden ist, kontaktieren der Rand 111 der inneren Kolbenwand 109 und der freie Rand 104 der äußeren Kolbenwand 103 und bilden dort eine stoffschlüssige, schmelzdichte Verbindung. Die schmelzdichte Verbindung oder Verschmelzung mag an stumpf aneinander stoßenden oder sich überlappenden Kontaktflächen der äußeren Kolbenwand 103 und der inneren Kolbenwand 109 erfolgen. Vorteilhafterweise sind Wandstärken der der äußeren Kolbenwand 103 und der inneren Kolbenwand 109 an der Kontaktfläche oder Fügestelle zumindest annähernd gleich.
Zwischen der inneren Kolbenwand 109 und der äußeren Kolbenwand 103 wird so ein kugelkalottenförmiger, gasdichter Hohlraum 115 erzeugt. Als Ergebnis ergibt sich eine doppelwandige, lichtdurchlässige Abdeckung 116 zunächst in einem Zwischenstadium der Herstellung.
In einem nächsten Herstellungsschritt wird eine Wärmeleitfüllung 117 in den Hohlraum 115 eingebracht. Dazu muss mindestens eine Befüllungsöffnung (im Folgenden auch ”Pumploch” genannt) in den Hohlraum 115 führen. 4 zeigt vergrößert eine mögliche Ausführungsform, bei welcher lokal an einer oder an mehreren Stellen des ersten Randbereichs 112 des Rands 111 (also des Randbereichs, auf welchem die äußeren Kolbenwand 103 aufsitzt) ein Pumploch 118 eingebracht ist.
Für eine einfache und schnelle Befüllung mit der Wärmeleitfüllung 117 wird zuvor der Hohlraum 115 evakuiert, z. B. durch ein Anschließen des Rohransatzes 120 an einen Unterdruck, z. B. an eine Unterdruckpumpe oder Vakuumpumpe (o. Abb.).
Folgend wird die Wärmeleitfüllung 117, vorzugsweise ein Gas mit einer Wärmeleitfähigkeit großer als Luft, z. B. Helium, durch den Rohransatz 120 und durch Pumploch 118 aufgrund des Unterdrucks in den Hohlraum 115 eingesaugt (aufgrund des zuvor erzeugten Unterdrucks) und/oder eingedrückt. Danach wird der Hohlraum 115 durch dauerhaftes Verschließen des Pumplochs 118 gasdicht verschlossen, wie genauer weiter unten in 5A beschrieben wird.
5 zeigt vergrößert eine Abdeckung 121 gemäß einer zweiten Ausführungsform ähnlich zu der Abdeckung 116 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Abdeckung 121 befindet sich ebenfalls in einem Zwischenstadium der Herstellung, wobei aber im Gegensatz zu der Abdeckung 116 das Pumploch mittels eines an die äußere Kolbenwand 103 angesetzten, in den Hohlraum 115 ragenden Pumpstengels 122 gebildet wird. Durch den Pumpstengel 122 kann der Hohlraum 115 evakuiert und befüllt werden. Das Verschließen des Hohlraums 115 ist genauer weiter unten in 7 beschieben.
6 zeigt die Abdeckung 116 in einem zu 4 analogen Ausschnitt mit nun verschlossenem Pumploch 118. Das Verschließen kann insbesondere so durchgeführt werden, dass der Rand 111 oder zumindest dessen zweiter Randbereich 114 zumindest lokal in einem dem Pumploch 118 gegenüberliegenden Bereich erwärmt wird, z. B. mittels einer offenen Flamme, um den zweiten Randbereich 114 dort in einen leichter verformbaren Zustand zu überführen. Der zweite Randbereich 114 kann dann zumindest lokal auf den ersten Randbereich 112 und dessen Pumploch 118 gelegt werden, so dass die beiden Randbereiche 112 und 114 miteinander stoffschlüssig verschmelzen und das das Pumploch 118 gasdicht abgeschlossen wird.
Der Rand 111 oder dessen zweiter Randbereich 114 mögen in einer Variante nur lokal im Bereich des Pumplochs 118 erwärmt werden, und die Randbereiche 112 und 114 werden entsprechend nur lokal aufeinander gebracht, wodurch sich dort eine Einkerbung oder Rücksprung ergibt. Bei einer folgenden Befestigung der Abdeckung 116 an einem zugehörigen Kühlkörper einer Leuchtvorrichtung mag der so lokal eingedrückte Bereich z. B. durch eine Verbindungsmasse (z. B. Wärmeleitpaste) usw. verschlossen werden.
In einer weiteren Variante wird der Rand 111 vollständig oder umlaufend erwärmt und dessen Randbereiche 112 und 114 umlaufend zusammengebracht. Dadurch wird die lokale Einkerbung vermieden.
Insbesondere das lokale Zusammenbringen des zweiten Randbereichs 114 auf den ersten Randbereich 112 kann so durchgeführt werden, dass der zweite Randbereich 114 aufgrund eines Unterdrucks in dem Hohlraum 115 auf das Pumploch 118 gesaugt wird. Dazu muss der zweite Randbereich 114 im Bereich des Pumplochs 118 ausreichend weich verformbar sein. So kann auf eine, grundsätzlich auch mögliche, mechanische Handhabung des Rands (z. B. auf eine Verwendung eines Werkzeugs zum Andrücken des zweiten Randbereichs 114 usw.) verzichtet werden.
7 zeigt vergrößert die Abdeckung 121 gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer zu 5 analogen Darstellung. Der Hohlraum 115 ist dadurch dicht verschlossen worden, dass der Pumpstengel 122 erwärmt, abgeschnitten und dabei gasdicht zusammengequetscht worden ist.
8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 123 mit der fertigen Abdeckung 116 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Abdeckung 116 sitzt auf einer Vorderseite eines Kühlkörpers 124 auf und überdeckt mehrere über ein Substrat 125 (z. B. eine Leiterplatte) ebenfalls auf der Vorderseite montierte Lichtquellen in Form von Leuchtdioden 126. Die Leuchtvorrichtung 123 kann insbesondere eine Lampe, insbesondere Glühlampen-Retrofitlampe, sein.
Zur thermischen und mechanischen Anbindung der Abdeckung 116 an den Kühlkörper 124 kann beispielsweise eine Wärmeleitpaste 127, ein Wärmeleitkleber usw. verwendet werden. Die Wärmeleitpaste 127 dichtet auch den in dem Rand 111 vorhandenen Rücksprung ab, so dass auch der von der Abdeckung 116 überdeckte Raum (”Kolbenraum”) dicht ist.
9 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Vorkolben 128 zur Verwendung bei einem Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung 129 gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Vorkolben 128 weist einen Rohransatz 130 auf, welcher an einem ersten Bereich 131 des Vorkolbens 128 ansetzt, wobei der erste Bereich 131 des Vorkolbens 128 als äußere Kolbenwand der fertigen Abdeckung 129 dient. Der erste Bereich 131 des Vorkolbens 128 weist hier eine hinterschnittene, im Wesentlichen kugelkalottenförmige Kontur. An einer dem Rohransatz 130 entgegengesetzten Stelle des ersten Bereichs 131 des Vorkolbens 128 setzt ein Halterohr 107 an, um eine fluidische Verbindung von Außen in den inneren Hohlraum 115 des Vorkolbens 128 bereitzustellen und den Vorkolben 128 handzuhaben.
Zur Herstellung der Abdeckung 129 wird zunächst der Rohransatz 130 erwärmt und der Vorkolben 128 so ausgerichtet (gedreht oder gehalten), dass der Vorkolben 128 senkrecht ausgerichtet ist, wobei sich der Rohransatz 130 oberhalb des ersten Bereichs 131 befindet. Dadurch stülpt sich der Rohransatz 130 aufgrund seines zähfließenden Verfo8rmungsverhaltens zumindest unter seiner Schwerkraft in den ersten Bereich 131 hinein, wie in 10 gezeigt.
Um den Rohransatz 130 als innere Kolbenwand auszuformen, insbesondere in Form einer hinterschnittenen kugelkalottenförmigen inneren Kolbenwand, wird folgend der immer noch warme, eingestülpte Rohransatz 130 durch Anlegen eines Unterdrucks an das Halterohr 107 angesaugt. Für eine gute Formgebung wir der Vorkolben 128 vor dem Anlegen des Unterdrucks um 180° in umgekehrte Richtung umgedreht, wie in 11 gezeigt.
Durch das Halterohr 107 kann also die Abdeckung 129 evakuiert und folgend mit der Wärmeleitfüllung 117 befüllt. Als letzter Schritt wird das Halterohr 107 erhitzt und abgeklemmt, wie in 12 gezeigt. Die Abdeckung 129 weist also nun eine aus dem Rohransatz 130 ausgebildete innere Kolbenwand und eine dazu einstückige, durch den ersten Bereich 131 des Vorkolbens 128 gebildete äußere Kolbenwand auf.
13 zeigt in einem Zwischenschritt ihrer Herstellung eine Abdeckung 132 ähnlich zu der Abdeckung 129, wobei zum Evakuieren und Befüllen nun ein eigener Pumpstengel 133 verwendet wird, welcher nach dem Befüllen gasdicht abgeklemmt wird, wie in 14 gezeigt.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Bezugszeichenliste

101: Teilvorkolben
103: äußere Kolbenwand
104: freier Rand
105: Öffnung
106: Spitze
107: Halterohr
108: Teilvorkolben
109: innere Kolbenwand
110: Einführbereich
111: Rand
111a: Öffnung
112: Randbereich
113: Boden
114: Randbereich
115: Hohlraum
116: Abdeckung
117: Wärmeleitfüllung
118: Punploch
120: Rohransatz
121: Abdeckung
122: Punpstengel
123: Leuchtvorrichtung
124: Kühlkörper
125: Substrat
126: Leuchtdiode
127: Wärmeleitpaste
128: Vorkolben
129: Abdeckung
130: Rohransatz
131: erster Bereich
132: Abdeckung
133: Pumpstengel
L: Längsachse
d1: Durchmesser des Einführbereichs
d2: Durchmesser einer Öffnung der äußeren Kolbenwand
d3: Durchmesser des Rands

Claims

Verfahren zum Herstellen einer lichtdurchlässigen Abdeckung (116; 121; 129; 132) einer Leuchtvorrichtung (123), wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: – Einbringen einer inneren Kolbenwand (109; 130) in eine äußere Kolbenwand (103; 131), so dass zwischen der inneren Kolbenwand (109; 130) und der äußeren Kolbenwand 103; 131) ein Hohlraum (115) erzeugt wird; und – Einbringen einer Wärmeleitfüllung (117) in den Hohlraum (115).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die innere Kolbenwand (109) einen Einführbereich (110) und einen daran anschließenden, seitlich über den Einführbereich (110) überstehenden Rand (111) aufweist und das Einbringen der inneren Kolbenwand (109) in die äußere Kolbenwand (103) umfasst: – Einführen des Einführbereichs (110) der inneren Kolbenwand (109) in die äußere Kolbenwand (103), bis der Rand der inneren Kolbenwand (109) auf die äußere Kolbenwand (103) aufsetzt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einbringen einer Wärmeleitfüllung (117) in den Hohlraum (115) ein Einbringen über einen an die äußere Kolbenwand (109; 131) angesetzten Pumpstengel (122; 133) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einbringen einer Wärmeleitfüllung (117) in den Hohlraum (115) ein Einbringen über ein in dem Rand (111, 112) vorhandenes Pumploch (118) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei – der Rand (111) ein umgeschlagener Rand mit beabstandet gegenüberliegenden Randbereichen (112, 114) ist, – das Pumploch (118) in einem Randbereich (112) eingebracht ist, auf welchem die äußeren Kolbenwand (103) aufsitzt und – das Verschließen des Hohlraums (115) ein dichtes Abdecken des Pumplochs (118) durch einen dem Pumploch (118) gegenüberliegenden Randbereich (114) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verschließen des Hohlraums (115) ein Ansaugen des dem Pumploch (118) gegenüberliegenden Randbereichs (114) aufgrund eines Unterdrucks in dem Hohlraum (115) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die innere Kolbenwand (109; 130) und die äußere Kolbenwand (103; 131) jeweils als hinterschnittene kugelkalottenförmige Schalen ausgebildet sind, wobei ein maximaler Durchmesser (d1) des Einführbereichs (110) der inneren Kolbenwand (109) geringer ist als ein Durchmesser (d2) einer Öffnung (105) der äußeren Kolbenwand (103) und ein Durchmesser (d3) des Rands (111) größer ist als der Durchmesser (d3) der Öffnung (105) der äußeren Kolbenwand (103).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einbringen der inneren Kolbenwand (130) in die äußere Kolbenwand (131) umfasst: – Erwärmen eines Rohransatzes (130) eines Vorkolbens (128), wobei der Rohransatz (130) an einem ersten Bereich (131) des Vorkolbens (128) ansetzt, welcher zumindest im Wesentlichen einer Form der äußeren Kolbenwand entspricht; – Ausrichten des Vorkolbens (128) mit dem erwärmten Rohransatz (130) so, dass sich der Rohransatz (130) in den ersten Bereich (131) umstülpt; – Ansaugen des erwärmten Rohransatzes (130) in dem ersten Bereich (131).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ausrichten des Vorkolbens (128) ein senkrechtes Ausrichten des erwärmten Rohransatzes (130) umfasst und dem Einsaugen des erwärmten Rohransatzes (130) ein Umdrehen des Vorkolbens (128) in umgekehrte Richtung vorangeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die innere Kolbenwand (109; 130) und die äußere Kolbenwand (103; 131) jeweils als hinterschnittene kugelkalottenförmige Schalen ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbringen der Wärmeleitfüllung (117) ein Einbringen eines Stoffs oder Stoffgemischs mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als der von Luft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einbringen der Wärmeleitfüllung (117) ein Einbringen von Helium umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einbringen der Wärmeleitfüllung (117) ein Einbringen von Fluid umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Volumenmaterial der Abdeckung (116; 121; 129; 132) Glas ist.