-
Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte mit einem röhrenförmigen, lichtdurchlässigen Gehäuse und einer einen linearen Kühlkörper aufweisenden, linearen Lichtquelle sowie mindestens einem LED-Modul, das auf dem Kühlkörper angeordnet ist, und insbesondere eine (lineare) nachrüstbare Fluoreszenz LED-Leuchte.
-
Eine LED-Leuchte kann derart ausgeführt sein, dass sie eine herkömmliche Glühlampe, Halogenlampe, Fluoreszenzlampe oder andere Arten von herkömmlichen Lampen ersetzen kann. Das heißt, dass das Aussehen der LED-Leuchte im Wesentlichen dem Aussehen einer herkömmlichen Glüh-, Halogen-, Fluoreszenz- oder sonstigen herkömmlichen Lampe entspricht und/oder dass die LED-Leuchte mit einem Stecker zum elektrischen oder mechanischen Verbinden der LED-Leuchte mit einer herkömmlichen Lampenfassung einer entsprechenden herkömmlichen Lampe versehen ist. Eine derartige Lampe bezeichnet man im Allgemeinen als „nachrüstbare LED-Leuchte” bzw. „Retrofit LED-Leuchte”. Eine nachrüstbare LED-Leuchte mit dem Aussehen einer Fluoreszenz Lampe kann somit als „nachrüstbare Fluoreszenz LED-Leuchte” bezeichnet werden.
-
Nachrüstbare lineare Fluoreszenz LED-Leuchten sind im Stand der Technik bekannt. Die derzeitigen Lösungen linearer Fluoreszenz LED-Leuchten basieren auf Lichtquellen, die an der Innenwand eines röhrenförmigen Gehäuses (aus Glas) angeordnet werden, wodurch sie mit den Wänden in Berührung sind und eine ausreichende Luftzirkulation verhindern oder überhaupt eine Luftzirkulation verhindern. Daher kann die Wärme nicht zufrieden stellend auf die Wände des Gehäuses verteilt, d. h. übertragen werden.
-
Somit liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, ein LED-Modul mit einer linearen Lichtquelle in einem röhrenförmigen Gehäuse zu schaffen, so dass eine ausreichende Luftzirkulation für eine verbesserte Konvektion und Wärmeübertragung erzielt werden können.
-
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche entwickeln den Hauptgedanken der vorliegenden Erfindung weiter.
-
Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte mit einem röhrenförmigen, lichtdurchlässigen Gehäuse oder Kolben sowie einer linearen Lichtquelle mit einem linearen Kühlkörper und mindestens einem auf dem Kühlkörper angeordneten LED-Modul. Die lineare Lichtquelle ist im Inneren des Gehäuses angeordnet und von diesem umschlossen, so dass die lineare Lichtquelle von der Innenwand des Gehäuses über ihren Umfang in Seitenschnittansicht beabstandet ist, wobei die lineare Lichtquelle von der Innenwand des Gehäuses um einen vorgegebenen Mindestabstand von mindestens 3 mm in horizontaler Richtung und in Winkeln von mindestens +/–45°, bevorzugt +/–60°, weiter bevorzugt +/–75°, höchst bevorzugt +/–90° von der horizontalen Richtung beabstandet ist, um die Entstehung einer Luftzirkulation um die lineare Lichtquelle für eine verbesserte Wärmeübertragung von dem Kühlkörper auf das Gehäuse durch Konvektion zu ermöglichen.
-
Da die Lichtquelle im Wesentlichen von der Innenwand des röhrenförmigen Gehäuses über ihren Umfang beabstandet ist, wird zumindest in dem vorgegebenen Winkelbereich eine Luftzirkulation um die gesamte Lichtquelle herum ermöglicht und kann auch die gesamten inneren Oberflächenwände des röhrenförmigen Gehäuses erreichen oder durchlaufen. Aufgrund der ungehinderten Luftzirkulation kann die Konvektion derart verbessert werden, dass die Wärme des LED-Moduls und des Kühlkörpers ausreichend, vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig auf die Wände des Gehäuses übertragen werden kann. Somit wird die Wärme hauptsächlich durch Konvektion von dem Kühlkörper auf das Gehäuse übertragen.
-
Der Innendurchmesser des Gehäuses kann mindestens 10 mm betragen und einen vorgegebenen Mindestabstand von mindestens 3 mm aufweisen, wobei der vorgegebene Mindestabstand vorzugsweise bei mindestens 3 mm für ein Gehäuse mit einem Innendurchmesser von 12–16 mm liegt, bei mindestens 5 mm für ein Gehäuse mit einem Innendurchmesser von 22,5–26 mm und bei mindestens 7 mm für ein Gehäuse mit einem Innendurchmesser von 35–38,5 mm. Der vorgegebene Mindestabstand kann mindestens 3 mm für mindestens 75% der Innenfläche des Gehäuses gemäß der Längsrichtung des Gehäuses, weiter bevorzugt mindestens 90%, höchst bevorzugt mindestens 95% betragen, vorzugsweise mit Ausnahme der Enden des Gehäuses. Somit werden eine Konvektion sowie eine ausreichende Wärmeübertragung sicher ermöglicht. Weiterhin wird die Konvektion von der Lichtquelle auf den Kolben durch die spezielle Geometrie des Gehäuses verbessert.
-
Bei Betrachtung in einer Querschnittsansicht rechtwinklig zur Längsachse der LED-Leuchte, d. h. in einer Seitenschnittansicht, weist der Kühlkörper eine ebene Oberfläche auf, auf der das LED-Modul befestigt ist, und wobei der Kühlkörper einen von der Rückseite des LED-Moduls oder der ebenen Oberfläche verlaufenden, länglichen Abschnitt aufweist, um einen Luftstrom zu dem Gehäuse zu begünstigen. Vorzugsweise ist der längliche Abschnitt oder zumindest das entfernte Ende des länglichen Abschnittes des sich von der Rückseite des LED-Moduls oder der ebenen Oberfläche erstreckenden Kühlkörpers schmaler als die ebene Oberfläche. Weiter vorzugsweise verjüngt sich der längliche Abschnitt oder zumindest das entfernte Ende des länglichen Abschnittes des sich von der Rückseite des LED-Moduls oder der ebenen Oberfläche erstreckenden Kühlkörpers. Durch die jeweiligen Ausführungen und die Geometrie des Kühlkörpers kann die Wärmeleitung des Kühlkörpers verbessert werden, während gleichzeitig aufgrund eines gerichteten Luftstroms eine verbesserte Wärmeübertragung und Konvektion von der Lichtquelle auf das Gehäuse ermöglicht wird. Im Falle eines verjüngten Kühlkörpers kann der Luftstrom der erwärmten Luft für die Konvektion sogar besser entlang des verjüngten Endes des Kühlkörpers zur Verbesserung der Luftzirkulation und somit der Konvektion geführt werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform kann weiterhin bei Betrachtung in einer Querschnittsansicht rechtwinklig zur Längsachse der LED-Leuchte, d. h. in einer Seitenschnittansicht, der Kühlkörper auch eine im Wesentlichen dreieckige Form oder Gestalt zumindest an ihrem entfernten Ende aufweisen, wobei der längliche Abschnitt, d. h. die Seiten dieses dreieckigen, sich von der Rückseite des LED-Moduls oder der ebenen Oberfläche weg erstreckenden Kühlkörpers zur Befestigung des LED-Moduls vorzugsweise konkav und/oder konvex ausgebildet sein können oder besser vorzugsweise durch zumindest teilweise konvexe und/oder konkave und/oder teilweise gekrümmte Abschnitte gebildet sein können. Mittels der vorgenannten dreieckigen und vorzugsweise konvexen und/oder konkaven Ausführung des Kühlkörpers kann die Oberfläche des Kühlkörpers vergrößert sein und somit kann die Wärmeleitung verbessert sein. Aufgrund der dreieckigen, verjüngten Form des Kühlkörpers kann der Luftstrom der erwärmten Luft für die Luftzirkulation auf vorgegebene Weise geführt werden und somit kann die Konvektion erhöht werden.
-
Vorzugsweise hat bei Betrachtung in einer Querschnittsansicht rechtwinklig zur Längsachse der LED-Leuchte, d. h. in einer Seitenschnittansicht, der Kühlkörper eine halbkreisförmige oder kreisförmige Gestalt oder Form oder der längliche Abschnitt hat eine Form mit abgerundeten Kanten, wobei im Falle einer Halbkreisform oder -gestalt das LED-Modul auf der vorgegebenen ebenen Oberfläche des Kühlkörpers befestigt ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform sind beide Enden des röhrenförmigen Gehäuses mit Kappen abgedeckt, wobei sich die lineare Lichtquelle zwischen diesen Kappen erstreckt und von den Kappen gehalten wird, so dass sie von dem Gehäuse beabstandet ist. Da die Lichtquelle durch die Enden, d. h. durch die Endkappen des Gehäuses, mechanisch befestigt ist, kann die lineare Lichtquelle problemlos vorzugsweise koaxial in Bezug auf das röhrenförmige Gehäuse angeordnet werden, so dass die Lichtquelle von der Innenwand des Gehäuses über ihren Umfang durch den vorgegebenen Mindestabstand beabstandet ist. Die Kappen können aus einem Material mit guter Wärmeleitung bestehen und können weiterhin elektrische Anschlüsse zum elektrischen Verbinden der Lichtquelle mit einer entsprechenden Fassung eines Beleuchtungskörpers aufweisen.
-
Vorzugsweise kann das Gehäuse optische Eigenschaften aufweisen, wobei das Gehäuse vorzugsweise eine diffuse oder klare Linse ist und/oder zumindest teilweise mit einer reflektierenden Schicht überzogen ist und/oder eine Diffusorschicht oder ein Diffusorelement aufweist, das mit der Innen- oder Außenfläche des Gehäuses verbunden ist. Somit kann die LED-Leuchte problemlos mit einer optischen Einrichtung versehen sein, während die Oberfläche des Gehäuses aufgrund des vorgegebenen Mindestspalts durch die eingeführte Lichtquelle nicht mechanisch beeinflusst (z. B. verkratzt) wird. Das Gehäuse kann auch aus Glas oder Kunststoff, vorzugsweise einem Polymer oder Polymerzusammensetzungen, bestehen, wobei das Material des Gehäuses lichtdurchlässig, vorzugsweise transparent ist, und wobei das Material des Gehäuses oder eines Teils/von Teilen des Gehäuses vorzugsweise diffuse Eigenschaften aufweist, z. B. aus gefrostetem Glas besteht oder gemustert oder beschichtet ist.
-
Die LED-Leuchte kann weiterhin ein optisches Element für mindestens eines der LED-Module aufweisen, das an dem Kühlkörper angebracht oder in diesen eingebettet ist oder an dem LED-Modul der Lichtquelle (z. B. über eine Steckverbindung oder dergleichen) angebracht oder befestigt ist, das zumindest teilweise über den LED Chips des LED-Moduls oder SMD LED des LED-Moduls und in der Emitter-Richtung des LED-Moduls anzuordnen ist. Das optische Element ist vorzugsweise eine Linse und/oder zumindest teilweise ein Reflektor oder mit einem reflektierenden Material überzogen und/oder weist Diffusoreigenschaften auf. Das optische Element wird vorzugsweise über das/die LED-Modul(e) gespannt, wobei das aufgespannte optische Element vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und wobei das optische Element vorzugsweise derart angeordnet ist, dass es einen Spalt zwischen dem optischen Element und dem Kugelkopf der LED Chips oder SMD LED des LED-Moduls oder zwischen dem optischen Element (9) und mindestens einem LED Chip oder einer SMD LED des LED-Moduls (5) bildet. Das optische Element kann ein lineares Element sein, das über dem zumindest einen LED-Modul, vorzugsweise allen LED-Modulen, angeordnet ist, und das sich entlang der Langsachse der Lichtquelle erstreckt. Mittels eines derartigen optischen Elements können problemlos Licht beeinflussende Elemente für ein LED-Modul, mehrere oder alle LED-Module vorgesehen werden, um die Lichtverteilung zu verbessern.
-
Vorzugsweise kann ein Farbumwandlungsmaterial direkt auf dem LED Chip oder der SMD LED und/oder in einem (Silikon-)Kugelkopf der LED Chips oder SMD LED des LED-Moduls und/oder auf dem optischen Element und/oder in dem Material des optischen Elements und/oder auf der Innen- und/oder Außenfläche des Gehäuses und/oder in dem Material des Gehäuses zur Verbesserung der Lichtverteilung und insbesondere zur Durchführung der Farbumwandlung vorgesehen sein.
-
Vorzugsweise kann ein Reflektor um das LED-Modul herum angeordnet, vorzugsweise in den Kühlkörper eingebaut oder einstückig mit diesem ausgebildet sein. Somit kann die Lichtverteilung auf einfache Weise verbessert werden.
-
Das mindestens eine LED-Modul oder die LED Chips oder die SMD LED auf dem LED-Modul können auf dem Kühlkörper in mindestens einer Reihe angeordnet sein und vorzugsweise in Reihe und/oder parallel geschaltet sein, wobei die Reihen derart angebracht sein können, dass sie eine radiale Verteilung des emittierten Lichtes mit 1, 2, 3, 4 oder mehr Achsen aufweisen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die LED-Leuchte eine nachrüstbare Fluoreszenz LED-Leuchte, vorzugsweise eine lineare, nachrüstbare Fluoreszenz LED-Leuchte. Die LED-Leuchte kann auch eine rechteckige oder zylindrische oder röhrenförmige nachrüstbare Fluoreszenz LED-Leuchte (z. B. 2D röhrenförmige Fluoreszenzleuchte) sein.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann bei der Lektüre der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Figuren der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte mit einem Kühlkörper gemäß einer ersten Ausführungsform,
-
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der LED-Leuchte gemäß 1, die entlang der Linie II-II aufgeschnitten ist,
-
3 zeigt eine Querschnittsansicht der LED-Leuchte gemäß 1, die entlang der Linie II-II aufgeschnitten ist,
-
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Kühlkörpers,
-
5 zeigt die Wärmeverteilung einer zylinderförmigen Wärmequelle in einem Rohr.
-
1 zeigt eine LED-Leuchte 1 gemäß der Erfindung. Die LED-Leuchte 1 umfasst ein röhrenförmiges, lichtdurchlässiges Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 kann aus Glas oder Kunststoff (Polymer oder Polymerzusammensetzungen) oder einem anderen bekannten Material bestehen, das für entsprechende Leuchtenanordnungen verwendet wird. Das Gehäuse 2 ist lichtdurchlässig, vorzugsweise transparent, und das Material des Gehäuses 2 oder ein Teil/Teile des Gehäuses 2 kann/können klar, gefrostet, gemustert oder beschichtet sein, wodurch das Gehäuse 2 vorzugsweise diffuse Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise hat das Gehäuse 2 optische Eigenschaften, d. h. das Gehäuse 2 kann eine diffuse oder klare Linse darstellen und/oder kann zumindest teilweise mit einer reflektierenden Schicht überzogen sein und/oder kann eine Diffusorschicht oder ein mit der Innen- oder Außenfläche des Gehäuses 2 verbundenes Diffusorelement aufweisen. Farbumwandlungsmaterialien und/oder Streumaterialien können in dem Material des Gehäuses 2 vorgesehen sein und/oder die Innen- und/oder Außenwand des Gehäuses 2 kann mit einem Farbumwandlungsmaterial und/oder einem Streumaterial überzogen sein.
-
Es wurde bereits erwähnt, dass das Gehäuse 2 röhrenförmig ist. In 1 weist das Gehäuse 2 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen kreisförmigen Querschnitt beschränkt, sondern kann jede mögliche Querschnittsform aufweisen, welche sich auch entlang ihrer Längsachse L ändern kann. Beispielsweise kann das Gehäuse 2 kreisförmig, quadratisch, rechteckig, dreieckig oder in einer anderen Form ausgebildet sein, welche sich in ihrer Abmessung oder Form über die Längsachse L der LED-Leuchte 1 oder des Gehäuses 2 auch andern kann. Im Falle eines röhrenförmigen Querschnitts des Gehäuses 2 kann das Gehäuse 2 vorzugsweise Durchmesser von 9 mm, 12–16 mm, 22,5–26 mm oder 35–38,5 mm aufweisen, ist aber nicht auf diese Abmessungen beschränkt.
-
Auch mit Bezug auf die 2 und 3 umfasst die LED-Leuchte 1 auch eine lineare Lichtquelle 3. Die lineare Lichtquelle 3 umfasst einen linearen Kühlkörper 4, der sich vorzugsweise entlang des röhrenförmigen Gehäuses 2 in seiner Längsachsenrichtung erstreckt. Die lineare Lichtquelle 3 umfasst weiterhin mindestens ein LED-Modul 5, das auf dem Kühlkörper 4 angeordnet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl an LED-Modulen 5 beschränkt, welche auf dem Kühlkörper 4 angeordnet sind. Es können ebenfalls mehrere LED-Module 5 mit mindestens einem oder mehreren LED Chips oder SMD LED (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Erfindung ist weiterhin nicht auf eine bestimmte Anordnung oder Verteilung der LED-Module 5 auf dem Kühlkörper 4 beschränkt. Das mindestens eine LED-Modul 5, die LED Chips oder die SMD LED auf dem LED-Modul 5 sind vorzugsweise auf dem Kühlkörper 4 in mindestens einer Reihe angeordnet und vorzugsweise in Reihe und/oder parallel geschaltet, wobei die Reihen derart angebracht sein können, dass sie eine radiale Verteilung des emittierten Lichts mit 1, 2, 3, 4 oder mehr Achsen aufweisen.
-
Das LED-Modul 5 kann einen Träger oder ein Substrat oder eine Leiterplatte (PCB) 6 aufweisen, auf der mindestens ein LED Chip oder Surface-Mounted-Device (SMD) vorgesehen ist. Das LED-Modul 5 kann ein COB (Chip-on-Board) Modul sein. Die LED Chips können mit einem gemeinsamen Kugelkopf 7 oder einzelnen, auf die Chips aufgebrachten oder aufgespritzten Kugelköpfen 7 versehen sein. Der Kugelkopf 7 umfasst vorzugsweise ein Silikonmaterial (Silikonpolymer(e) oder deren Mischungen mit (einem) anderen Polymer(en)). Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anzahl und die Anordnung von LED Chips auf der Leiterplatte 6 und/oder unter einem bestimmten Kugelkopf 7 beschränkt. Wie bereits erwähnt, sind die LED Chips des LED-Moduls 5 vorzugsweise in Reihe und/oder parallel geschaltet. Der Kugelkopf 7 des LED-Moduls 5 kann ein Farbumwandlungsmaterial derart aufweisen, dass jede gewünschte Farbe, Farbtemperatur oder Farbschattierung von jedem der LED-Module 5 emittiert werden kann, wobei die LED-Module 5 oder LED Chips/SMD je nach Wunsch Licht mit denselben oder unterschiedlichen Farben, Farbtemperaturen oder Farbschattierungen emittieren können. Zum Emittieren von weißem Licht kann ein blauer oder UV LED Chip in Verbindung mit grünen, grüngelben, gelben oder roten, Licht emittierenden Phosphoren (z. B. Granaten, Orthosilikaten, Nitriden und/oder SiAlON)) oder deren Mischungen verwendet werden, die vorzugsweise in dem Kugelkopf 7 vorgesehen sind. Ein Anteil des blauen Lichtes wird somit der Stokes-Verschiebung unterzogen, wobei er von kürzeren in längere Wellenlängen umgewandelt wird. Die Mischung des emittierten Lichtes und des umgewandelten Lichtes besteht aus von dem LED-Modul 5 emittiertem, weißem Licht. Durch das Streumaterial, das in dem Kugelkopf 7 oder auf oder in dem Gehäuse 2 oder auf oder in dem optischen Element 9 vorgesehen sein kann, kann die Farbmischung verbessert werden, um ein homogenes, weißes Licht zu emittieren. In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein grüner, grüngelber, gelber oder roter Phosphor/Phosphore in den/die Kugelkopf/-köpfe eingebracht und ein weiterer grüner, grüngelber, gelber oder roter Phosphor oder eine mindestens einen dieser Phosphore enthaltende Mischung wird in/auf dem optischen Element 9 und/oder in/auf dem Gehäuse 2 eingebracht. Vorzugsweise werden ein grüner, grüngelber, gelber Phosphor (z. B. ein Orthosilikat (BOSE)) und ein roter Phosphor (z. B. ein Nitrid) in den/die Kugelkopf/-köpfe (7) aufgenommen und ein weiterer grüner, grüngelber, gelber Phosphor (z. B. ein Granat) ist in dem optischen Element 9 oder in dem Gehäuse 2 vorgesehen. Alternativ kann der rote Phosphor in dem/den Kugelkopf/-köpfen durch einen roten LED Chip oder SMD ersetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform wird ein grüner, grüngelber, gelber Phosphor (z. B. ein Orthosilikat (BOSE)) in den/die Kugelkopf/-köpfe 7 aufgenommen und eine Mischung aus einem weiteren grünen, grüngelben, gelben Phosphor (z. B. einem Granat) und einem roten Phosphor (z. B. einem Nitrid) ist in dem optischen Element 9 oder in dem Gehäuse 2 vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind keine Phosphore in dem/den Kugelkopf/-köpfen 7 vorgesehen, es ist jedoch ein roter Phosphor (z. B. ein Nitrid) in oder auf dem optischen Element 9 aufgenommen und ein grüner, grüngelber oder gelber Phosphor ist in/auf dem Gehäuse 2 vorgesehen.
-
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt.
-
Der Kühlkörper 4 kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Bei Betrachtung in einer Querschnittsansicht rechtwinklig zur Längsachse L der LED-Leuchte 1, d. h. in einer Seitenschnittansicht, weist der Kühlkörper 4 vorzugsweise eine ebene Oberfläche 20 auf, auf der das LED-Modul 5 befestigt oder angebracht ist, und der Kühlkörper 4 hat weiterhin einen länglichen Abschnitt 30, der sich von der Rückseite des LED-Moduls 5 oder der ebenen Oberfläche 20 erstreckt, um einen Luftstrom in Richtung des Gehäuses 2 zu begünstigen. Falls der Kühlkörper 4 einen derartigen länglichen Abschnitt 30 aufweist, wird die LED-Leuchte 1 vorzugsweise in einer gemäß 2 dargestellten Ausrichtung verwendet, um den Luftstrom wirksam zu begünstigen, indem er mit Hilfe des länglichen Abschnittes 30 ausgerichtet wird. Der längliche Abschnitt 30 oder zumindest das entfernte Ende 31 des länglichen Abschnittes 30 des Kühlkörpers 4 erstreckt sich von der Rückseite des LED-Moduls 5 oder der ebenen Fläche 20, wobei es vorzugsweise einen schmaleren Querschnitt als die ebene Oberfläche 20 aufweist. Weiter bevorzugt verjüngt sich der längliche Abschnitt 30 oder zumindest das entfernte Ende 31 des sich von der Rückseite des LED-Moduls 5 oder der ebenen Oberfläche 20 erstreckenden, länglichen Abschnittes 30 des Kühlkörpers 4, wie in den 1 bis 3 dargestellt. Somit kann der Luftstrom verbessert werden, da er so ausgerichtet wird, dass er eine Konvektion und damit eine Wärmeübertragung von der Lichtquelle 3 auf das Gehäuse 2 ermöglicht.
-
Vorzugsweise weist der Kühlkörper 4 bei Betrachtung in einer Querschnittsansicht rechtwinklig zur Längsachse L der LED-Leuchte 1, d. h. in einer Seitenschnittansicht, eine im Wesentlichen dreieckige Form zumindest an seinem entfernten Ende 31 auf. Weiter bevorzugt sind die Seiten des dreieckigen, sich von dem LED-Modul 5 weg erstreckenden Kühlkörpers konvex oder konkav ausgebildet und vergrößern somit die Oberfläche des Kühlkörpers 4. Eine derartige dreieckige Querschnittsform wird in den 1–3 dargestellt, wobei die Seiten des dreieckigen, sich von dem LED-Modul 5 weg erstreckenden Kühlkörpers 4 über die gesamte Länge eine konkave Form aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann/können die Grenzlinie(n) des Kühlkörpers 4 zumindest teilweise gekrümmt sein.
-
Alternativ kann der Kühlkörper 4 bei Betrachtung in einer Querschnittsansicht rechtwinklig zur Längsachse L der LED-Leuchte 1, d. h. in einer Seitenschnittansicht, eine Halbkreis- oder Kreisform aufweisen (nicht in den Figuren dargestellt) oder der längliche Abschnitt weist eine Form mit abgerundeten Kanten auf (vergleiche beispielsweise den Kühlkörper 40 in der nachstehend beschriebenen 4). Falls der Kühlkörper 4 eine Halbkreisform aufweist, wird das LED-Modul 5 auf deren vorgegebener ebener Oberfläche (z. B. durch eine Steckverbindung) befestigt. Im Falle eines zylinderförmigen Kühlkörpers bildet die Leiterplatte oder ein Träger 6 des LED-Moduls 5 die ebene Oberfläche oder es wird ein zusätzliches Teil mit einer ebenen Oberfläche angebracht.
-
Hinsichtlich der 1–3 kann der Kühlkörper 4 aus einem Feststoff bestehen oder er kann hohl sein, wie in 4 dargestellt. In 4 weist der Kühlkörper 4 auch eine im Wesentlichen dreieckige Grundform auf, die durch die im Wesentlichen ebene Oberfläche und die sich erstreckenden Seiten 43, 44 gebildet wird. Das LED-Modul kann auf der im Wesentlichen ebenen Oberfläche 41 angebracht sein, wie in ähnlicher Weise in 2 dargestellt. Das entfernte, sich von der Rückseite des LED-Moduls 5 (oder der ebenen Oberfläche 41) erstreckende Ende 42 verjüngt sich. Die sich erstreckenden Seiten 43, 44 des im Wesentlichen dreieckigen Kühlkörpers 40 sind an einem nahen Ende 45 konvex ausgebildet. Es wird wiederum festgestellt, dass die Ausführung des Kühlkörpers nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist, so lange der Kühlkörper 4, 40 vorzugsweise über seine gesamte Länge nicht mit dem Gehäuse 2 in Berührung kommt, wenn er zur Verwendung der LED-Leuchte 1 in dem Gehäuse 2 angeordnet wird, wie nachfolgend beschrieben. Die Ausführungen der dargestellten Ausführungsformen zeigen jedoch eine bevorzugte Form/Ausführung des Kühlkörpers 4, 40, um eine gute Luft-/Gaszirkulation in dem Gehäuse 2 für eine verbesserte Konvektion und somit eine verbesserte Wärmeübertragung von dem Kühlkörper 4, 40 auf das Gehäuse 2 vorzusehen. In dieser Hinsicht, weist der Kühlkörper 4, 40 bei Betrachtung in einer Querschnittsansicht rechtwinklig zu der Längsachse L der LED-Leuchte 1 vorzugsweise eine im Wesentlichen dreieckige Form zumindest an seinem entfernten Ende 42 auf, wobei die Seiten 43, 44 des dreieckigen Kühlkörpers 4, 40, die sich von der Rückseite des LED-Moduls 5 oder ebenen Oberfläche 41 zur Anbringung des LED-Moduls 5 weg erstrecken, vorzugsweise von zumindest teilweise konvexen und/oder konkaven und/oder teilweise gekrümmten Abschnitten gebildet sind.
-
Der Kühlkörper 4, 40 kann ein Metall (z. B. Al) oder ein Polymer, insbesondere ein Wärme leitendes Polymer umfassen. Die Wärmeleitfähigkeit von eingesetzten Kühlkörpermaterialien kann bei > 0,5 W/mK, vorzugsweise bei > 8 W/mK, weiter bevorzugt bei > 150 W/mK liegen.
-
Es ist möglich, dass der Träger 6 aus einem Insulated Metal Substrate (IMS) besteht, das auf dem Kühlkörper 3 angebracht/befestigt werden kann oder das alternativ oder zusätzlich den erfindungsgemäßen Kühlkörper 3 bilden kann, um so die Anzahl an Teilen zu reduzieren.
-
Hinsichtlich der 1–3, insbesondere 3, wird die lineare Lichtquelle 3 im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet und von diesem derart umschlossen, dass die lineare Lichtquelle 3 von der Innenwand des Gehäuses 2 über ihren Umfang in einer Seitenschnittansicht beabstandet ist, wobei die lineare Lichtquelle 3 von der Innenwand des Gehäuses 2 durch einen vorgegebenen Mindestabstand d von mindestens 3 mm in einer horizontalen Richtung H und in Winkeln α, β, γ und δ von mindestens +/–45°, vorzugsweise +/–60°, weiter bevorzugt +/–75°, höchst bevorzugt +/–90° von der horizontalen Richtung H beabstandet ist, um die Entstehung einer Luftzirkulation um die lineare Lichtquelle herum für eine verbesserte Wärmeübertragung von dem Kühlkörper 4, 40 auf das Gehäuse 2 durch Konvektion zu ermöglichen.
-
Es wurde festgelegt, dass der vorgegebene Mindestabstand d 3 mm oder mehr betragen sollte. Insbesondere, um eine gute Konvektion für eine verbesserte Wärmeübertragung von der Lichtquelle 3 auf das Gehäuse 2 vorzusehen, hängt der Mindestabstand d des Luftspaltes zwischen der Lichtquelle 3 und dem Gehäuse 2 (zumindest entlang der bestimmten Winkelbereiche) auch von dem Innendurchmesser D des Gehäuses 2 (im Falle eines kreisförmigen Gehäuses 2) ab. Im Falle eines Innendurchmessers D des Gehäuses 2 von 9 mm liegt der vorgegebene Mindestabstand d bei mindestens 2 mm, vorzugsweise bei mindestens 3 mm, wobei der vorgegebene Mindestabstand d vorzugsweise bei mindestens 3 mm für ein Gehäuse 2 mit einem Innendurchmesser D von 12–16 mm, bei mindestens 5 mm für ein Gehäuse 2 mit einem Innendurchmesser D von 22,5–26 mm und bei mindestens 7 mm für ein Gehäuse 2 mit einem Innendurchmesser D von 35–38,5 mm liegt.
-
Zur weiteren Verbesserung der Konvektion sollte der vorgegebene Mindestabstand d bei mindestens 3 mm für mindestens 75% der Innenfläche des Gehäuses 2 gemäß der Längsrichtung des Gehäuses 2 liegen, weiter bevorzugt bei mindestens 90%, höchst bevorzugt bei mindestens 95%. Diese spezifischen Werte gelten vorzugsweise nicht für die Enden des Gehäuses 2, wo die Lichtquelle 3 befestigt ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
-
Zum Einsetzen der Lichtquelle 3 in das Gehäuse 2 sind mindestens eine oder beide Seiten/Enden des Gehäuses 2 offen. Vorzugsweise sind beide Enden des röhrenförmigen Gehäuses 2 mit Kappen 8 abgedeckt, wobei sich die lineare Lichtquelle 3 zwischen den Kappen 8 erstreckt und durch die Kappen 8 von dem Gehäuse 2 beabstandet gehalten wird (d. h. mechanisch befestigt), wie deutlich aus den 1–3 ersichtlich ist. Vorzugsweise umfassen die Kappen 8 elektrische Leiter (nicht dargestellt) zum elektrischen Verbinden der Lichtquelle 3 (d. h. der LED-Leuchte 1) mit einer entsprechenden Fassung eines Beleuchtungskörpers. Da die Kappen 8 mit der Lichtquelle in Kontakt sind, können sie aus einem Material mit guter Wärmeleitung bestehen, um die Wärme auf das Gehäuse 2 zu übertragen oder die Wärme an die Atmosphäre abzustrahlen.
-
Die Kappen 8 können Verlängerungen (nicht dargestellt) aufweisen, welche in ihrer Querschnittsansicht im Wesentlichen die Form der Außenkontur der Lichtquelle 3 zeigen. Die Kappen 8 können somit einfach auf die Lichtquelle 3 mit den entsprechenden Verlängerungen aufgesetzt werden, um die Lichtquelle 3 sicher zu halten. Die Erfindung ist nicht auf eine derartige Halteeinrichtung beschränkt, sondern die Lichtquelle 3 und die Kappen S können auch andere, miteinander verbundene Halteeinrichtungen wie eine Schraubverbindung, einen Bajonettverschluss, eine Klemme oder ähnliches umfassen. Die Lichtquelle 3 muss auch nicht unbedingt von den Endkappen 8 gehalten werden. Es können auch Halteeinrichtungen innerhalb des Gehäuses 2 und vorzugsweise nahe den (offenen) Endabschnitten vorgesehen sein. Diese Halteeinrichtungen können derart an dem Gehäuse 2 angebracht sein, dass die Lichtquelle 3 in dem Gehäuse 2 beabstandet von dessen Innenwänden gehalten wird und derart, dass die Luftzirkulation durch diese Halteeinrichtungen nicht behindert wird. Weiterhin ist es auch möglich, zwei oder mehr lineare Lichtquellen 3 in einem linearen Gehäuse 2 anzubringen, wobei die Lichtquellen dann durch bekannte, mechanische und elektrische Verbindungs-(und Halte-)Einrichtungen verbunden werden können.
-
Indem die Lichtquelle beabstandet von dem Gehäuse 2 angeordnet wird, wird eine Luftzirkulation aufgrund der erheblichen Abstände der Lichtquelle 3 von den Wänden des Gehäuses 2 ermöglicht, wodurch die Konvektion derart verbessert wird, dass die Wärme der Lichtquelle 3 zufrieden stellend auf die Wände des Gehäuses 2 übertragen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Lichtquelle 3 derart in dem Gehäuse 2 angeordnet, dass die Längsachse L der LED-Leuchte 1 oder des Gehäuses 2 und die Längsachse E der Lichtquelle 3 koaxial angeordnet sind.
-
Die Wirkung der verbesserten Konvektion und Luftzirkulation wird beispielhaft in 5 dargestellt, die die Wärmeverteilung einer zylinderförmigen Wärmequelle 100 in einem Rohr 200 zeigt. Es ist klar ersichtlich, dass die Anordnung der von den Wänden des Rohres 200 beabstandeten Wärmequelle 100 zu einer verbesserten Luftzirkulation und somit zu einer verbesserten Konvektion führt, so dass die Wärme zufrieden stellend auf die Wände des Rohres 200 übertragen werden kann. Die Luftzirkulation kann weiterhin durch eine spezielle Geometrie und Ausführung des Gehäuses 2 und der Lichtquelle 3, insbesondere des Kühlkörpers 4, 40, verbessert werden, von welchem zwei Ausführungsformen in der vorstehenden Beschreibung und den 1–4 dargestellt sind.
-
Wahlweise kann die Lichtquelle 3 weiterhin ein optisches Element 9 enthalten. Das optische Element 9 kann eine Linse sein und/oder kann zumindest teilweise aus einem Reflektor bestehen, und oder Diffusions- oder Farbumwandlungseigenschaften aufweisen. Im letzteren Fall kann das optische Element 9 Farbumwandlungsmaterialien und/oder Streuungsmaterialien aufweisen, die in dem Material des optischen Elementes 9 vorgesehen sind oder das optische Element 9 überziehen. Es können geeignete, aus dem Stand der Technik bekannte Phosphore als Farbumwandlungsmaterialien eingesetzt werden, wie z. B. Granate, Silikate, Orthosilikate, Nitride, SiAlON etc.
-
Das optische Element 9 ist an dem Kühlkörper 4 befestigt oder in diesen eingebettet oder an bzw. in dem LED-Modul 5 angebracht oder befestigt oder in das LED-Modul 5 eingesteckt, so dass es zumindest teilweise über den LED Chips oder SMD LED des LED-Moduls 5 und in der Emitterrichtung des LED-Moduls angeordnet ist. Das optische Element 9 ist zumindest für eines der LED-Module 5 vorgesehen. Vorzugsweise besteht das optische Element 9 aus einem linearen Element wie in 2 dargestellt und ist über dem mindestens einen, mehreren oder allen LED-Modul(en) 5 angeordnet und erstreckt sich entlang der Längsachse E der Lichtquelle 3. Vorzugsweise ist das lineare optische Element 9 über das/die LED-Modul(e) 5 gespannt. In diesem Fall ist vorzugsweise ein Spalt 10 zwischen dem optischen Element 9 und dem Kugelkopf 7 der LED Chips oder SMD LED des/der LED-Moduls/Module 5 oder zwischen dem optischen Element 9 und mindestens einem LED Chip oder SMD LED des LED-Moduls 5 ausgebildet. Das optische Element 9 kann eine halbkreisförmige Querschnittsform aufweisen. Es ist anzumerken, dass die Querschnittsform des optischen Elements jedoch nicht auf eine Halbkreisform beschränkt ist, sondern jede gewünschte Form aufweisen kann, wie beispielsweise eine rechteckige Form oder ähnliches. Die Form und die Anordnung des optischen Elements 9 sowie seine Erstreckung in der Längsrichtung sind lediglich durch die Anforderungen seiner gewünschten optischen Eigenschaften beschränkt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Reflektor (nicht dargestellt) zumindest teilweise um das LED-Modul 5 herum platziert. Vorzugsweise wird der Reflektor zumindest teilweise um die Leiterplatte 6 herum angeordnet, um die Lichtverteilung und die Wirksamkeit des LED-Moduls 5 zu verbessern. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Reflektor in den Kühlkörper 4, 40 eingebaut oder einstückig mit diesem ausgebildet. Der Kühlkörper 4, 40 kann somit aus Aluminium oder ähnlichem Material bestehen, das ebenfalls eine gute Wärmeleitung aufweist. Alternativ kann der Kühlkörper 4, 40 auch mit einem reflektierenden Überzugsmaterial beschichtet sein. Als reflektierendes Material können nicht leitende oder leitende Substanzen wie TiO2, BaTiO3, Cr, Al2O3 eingesetzt werden.
-
Im Hinblick auf 1 kann die LED-Leuchte 1 eine nachrüstbare, lineare Lumineszenz LED-Leuchte sein, welche auch die jeweiligen elektrischen Anschlüsse (vorzugsweise in den Kappen 8 angeordnet) aufweist, die in einer Lampenfassung eines entsprechenden Beleuchtungskörpers angeordnet werden können. Die in 1 dargestellte LED-Leuchte 1 ist eine 30 cm lange T8 Konstruktion. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Konstruktion beschränkt, sondern deckt alle möglichen LED-Leuchten mit einem röhrenförmigen Gehäuse ab, das eine erfindungsgemäße, lineare Lichtquelle umschließt.
-
Es ist auch möglich, zwei oder mehr der erfindungsgemäßen LED-Leuchten linear, d. h. gerade (180°) oder abgewinkelt (< 180°) zu verbinden. In diesem Fall können die Kappen 8 auch als Verbindungsmittel zur Verbindung von zwei Gehäusen 2 und zum Halten der Lichtquelle 3 der beiden jeweiligen Gehäuse 2 eingesetzt werden. Im Falle einer abgewinkelten Anordnung können die Kappen 8 in einem gewünschten Winkel derart abgewinkelt sein, dass angrenzende LED-Leuchten 1 einen Winkel von weniger als 180° aufweisen.
-
Es ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist, so lange sie unter die nachfolgenden Ansprüche fällt. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Größe, Form, Abmessung, Anzahl und/oder Material des Gehäuses 2, der Lichtquelle 3, des Kühlkörpers 4, des LED-Moduls 5 (einschließlich Chips, Leiterplatte 6 und Kugelkopf 7), der Kappen 8, des optischen Elements 9, des Reflektors sowie der Farbumwandlungsmaterialien oder Streuungsmaterialien beschränkt. Weiterhin können Farbumwandlungsmaterialien (Phosphor) direkt auf dem LED Chip oder SMD LED und/oder in einem (Silikon-)Kugelkopf 7 der LED Chips oder SMD LED des LED-Moduls 5 und/oder auf dem optischen Element 9 und/oder in dem Material des optischen Elementes 9 und/oder auf der Oberfläche des Gehäuses 2 und/oder in dem Material des Gehäuses 2 vorgesehen sein.