DE102012015652A1 - Tubular LED lamp used in e.g. clean room used for manufacturing semiconductor, has cooling element that is arranged within LED light carrier made of glass - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine röhrenförmige Lampe, aufweisend mindestens ein LED-Leuchtmittel und mindestens ein Kühlelement.The invention relates to a tubular lamp, comprising at least one LED lighting means and at least one cooling element.
Bekannte Gasentladungslampen in Röhrenform, wie sie in T5-, T8 oder T12-Bauweise bekannt sind, werden zum Zeitpunkt dieser Anmeldung in zunehmendem Maße durch röhrenförmige LED-Lampen ersetzt. Dieser Ersatz soll zur Verringerung des Energieverbrauchs für Beleuchtungszwecke führen. Auch wenn die gesamte Lichtleistung von Gasentladungslampen noch nicht vollständig durch bekannte LED-Lampen in Röhrenform ersetzt werden kann, ist dieser Ersatz wegen der sehr hohen Lebensdauer von LED-Lampen attraktiv.Known gas discharge lamps in tube form, as they are known in T5, T8 or T12 construction, are replaced at the time of this application increasingly by tubular LED lamps. This replacement is intended to reduce energy consumption for lighting purposes. Although the total light output of gas discharge lamps can not yet be completely replaced by known LED lamps in tube form, this replacement is attractive because of the very long life of LED lamps.
Um in bestehende Fassungen für Gasentladungslampen in Röhrenform die neuartigen LED-Lampen nutzen zu können, sind eine Vielzahl von sogenannten Retrofitschaltungen bekannt, die einen Betrieb der LED-Leuchtmittel an der an sich für die Gasentladung bestimmte Stromversorgung ermöglichen. Als LED-Leuchtmittel werden in der Regel Leuchtmittelträger mit LEDs in einer sogenannten Chip-On-Board (COB) oder Surface-Mounted-Device(SMD)-Bauweise eingesetzt, bei der eine größere Zahl von LED-Leuchtmitteln auf einem länglichen Leuchtmittelträger angeordnet sind. Dieser Leuchtmittelträger ist in der Regel mit einem ausgewiesenen Kühlkörper zur Abführung der Wärme der einzelnen LED verbunden. Um die Röhrenform der Gasentladungslampen nachzuahmen, werden diese COB- oder SMD-Bauformen auf der die LED-Elemente enthaltenden Frontseite mit einer Halbschalen aus Kunststoff als Abdeckung überstülpt. Sofern der Kühlkörper zu der den LED-Elementen abgewandten Seite ebenfalls ein halbrundes Profil aufweist, bildet eine so hergestellte LED-Lampe in Röhrenform tatsächlich einen länglichen Zylinder. Die Bauform mit Halbschalen bildet den Vorteil der sehr einfachen maschinellen Verarbeitung. Des Weiteren ist zum Aufbau der LED-Lampen in Röhrenform kein Glas mehr notwendig, so dass auf extrudierte Halbschalenprofile zurückgegriffen werden kann. Die mit den LED-Leuchtmittelträgern zusammengesteckten Halbschalenprofile bilden einen Zylinder oder einen abgeflachten Zylinder, der in herkömmlichen Fassungen von röhrenförmigen Gasentladungslampen eingesetzt werden kann.In order to be able to use the novel LED lamps in existing versions for gas discharge lamps in tubular form, a large number of so-called retrofits are known which make it possible to operate the LED lamps at the power supply intended for the gas discharge. As LED bulbs are usually light sources with LEDs in a so-called chip-on-board (COB) or surface-mounted device (SMD) construction used, in which a larger number of LED bulbs are arranged on an elongated light source carrier , This lamp carrier is usually connected to a designated heat sink to dissipate the heat of each LED. To mimic the tubular shape of the gas discharge lamps, these COB or SMD designs are on the front side containing the LED elements with a half-shells made of plastic as a cover over. If the heat sink also has a semicircular profile relative to the side facing away from the LED elements, a tube-shaped LED lamp thus produced actually forms an elongate cylinder. The design with half shells offers the advantage of very simple machine processing. Furthermore, to build the LED lamps in tubular form, no glass is necessary, so that can be used on extruded half-shell profiles. The half-shell profiles mated with the LED illuminant carriers form a cylinder or a flattened cylinder that can be used in conventional versions of tubular gas discharge lamps.
In der
Diese Bauform weit jedoch verschiedene Nachteile auf. Zunächst ist die Verbindung zwischen dem Leuchtmittelträger und der Abdeckung in Halbschalenform nicht leicht zu dichten. Die Kanten, an denen die beiden Bauteile aneinander stoßen, müssen geklebt werden, sofern eine luftdichte Abdeckung überhaupt erzielt wird.This design far, however, various disadvantages. First, the connection between the lamp carrier and the cover in half-shell shape is not easy to seal. The edges where the two components abut each other must be glued if an airtight cover is even achieved.
Beim Einsatz dieser bekannten LED-Lampen in Röhrenform in industriellen Betrieben, in Labors, in Auto-Parkhäusern oder bei nicht vor Witterung geschütztem Betrieb kann sich im Mikroklima innerhalb der Abdeckung Feuchtigkeit ansammeln, was zu einem vorzeitigen Altern der LED-Lampe führt. Des Weiteren neigen die in der Regel aus Kunststoff bestehenden Abdeckungen dazu, Weichmacher oder auch Monomere des polymeren Kunststoffes auszudampfen, der gegebenenfalls durch UV-Anteile des LED-Lichtes zu chemisch aktiven Substanzen zersetzt wird. Diese wirken nach Zersetzung korrodierend auf die auf dem Leuchtmittelträger vorhandenen Leitungen.When using these known LED lamps in tubular form in industrial plants, in laboratories, in car parking garages or in non-weather protected operation can accumulate moisture in the microclimate within the cover, resulting in premature aging of the LED lamp. Furthermore, the usually made of plastic covers tend to evaporate plasticizers or monomers of the polymeric plastic, which is optionally decomposed by UV components of the LED light to chemically active substances. These act after decomposition corrosive to the existing on the illuminant carrier lines.
Neben Feuchtigkeit und meist organischen Dämpfen bilden auch Autoabgase bei Einsatz in Parkhäusern, Dämpfe in industriellen Hallen oder in Labors Probleme beim Langzeiteinsatz dieser neuartigen bekannten LED-Lampen.In addition to moisture and mostly organic vapors also form car exhaust gases when used in parking garages, vapors in industrial halls or laboratories problems with the long-term use of these novel known LED lamps.
In der
In der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine röhrenförmige LED-Lampe zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.The object of the invention is therefore to provide a tubular LED lamp which overcomes the disadvantages of the prior art.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass sowohl das mindestens eine LED-Leuchtmittel wie auch das mindestens eine Kühlelement innerhalb einer geschlossenen Röhre angeordnet sind.The object according to the invention is achieved in that both the at least one LED illuminant and the at least one cooling element are arranged within a closed tube.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Kühlkörpers innerhalb der geschlossenen Röhre bietet den Vorteil der kompletten Abgeschlossenheit der elektronischen Komponenten vor Umwelteinflüssen. Dadurch werden die langlebigen, aber empfindlichen elektronischen Bauteile vor Korrosion oder anderen schädlichen Umwelteinflüssen geschützt und können so eine Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden erreichen. Der innerhalb der geschlossenen Röhre angeordnete Kühlkörper muss freilich so dimensioniert sein, dass die von ihm als Wärmereservoir aufgenommene Wärme im Langzeitbetrieb durch Konvektion innerhalb der Röhre oder durch Strahlung abgegeben werden kann.The inventive arrangement of the heat sink within the closed tube offers the advantage of complete seclusion of the electronic components from environmental influences. This protects the durable, yet delicate electronic components from corrosion or other harmful environmental factors, allowing them to last up to 50,000 hours. The arranged inside the closed tube heatsink must of course be dimensioned be that the heat absorbed by him as a heat reservoir in long-term operation by convection within the tube or by radiation can be discharged.
In bevorzugter Ausführungsform besteht die geschlossene Röhre aus Glas. Die Verwendung von Glas hat den Vorteil, dass keine Alterung der Abdeckung stattfindet. Bei der bisher bekannten Verwendung von Kunststoffprofilen in bekannten LED-Lampen in Röhrenform neigen die Kunststoffe bei deren eigener Exposition gegenüber Witterungseinflüssen, gegebenenfalls UV-Lichtanteilen im LED-Licht, dazu, auszudampfen. Im sehr kleinen freien Volumen der röhrenförmigen LED-Lampe kann sich so während des Langzeitbetriebes eine erhebliche Konzentration an organischen Subtanzen im inneren Gasraum der LED-Lampe anreichern.In a preferred embodiment, the closed tube is made of glass. The use of glass has the advantage that no aging of the cover takes place. In the previously known use of plastic profiles in known LED lamps in tubular form, the plastics tend to evaporate when their own exposure to the weather, possibly UV light levels in the LED light. In the very small free volume of the tubular LED lamp can thus accumulate during long-term operation, a significant concentration of organic substances in the inner gas space of the LED lamp.
Um zu verhindern, dass sich innerhalb der geschlossenen Röhre bei Langzeitbetrieb unerwünschte Substanzen im Gasraum anreichern, ist in bevorzugter Ausführungsform der röhrenförmigen LED-Lampe vorgesehen, dass ein Material zur Adsorption von Gasen und im Gasraum befindlichen Substanzen vorhanden ist. Diese Substanzen sind bevorzugt Aktivkohle und/oder Silicagel. Aktivkohle ist dazu in der Lage, organische Substanzen zu adsorbieren und fest zu halten. Silicagel ist in der Lage, Wasserdampf zu adsorbieren, um so gegebenenfalls aus den Komponenten entweichende Feuchtigkeit oder durch chemische Umsetzung von Klebern, Kunststoffen oder anorganischen Materialien entstehende Feuchtigkeit aufzunehmen.In order to prevent unwanted substances from accumulating in the gas space within the closed tube during long-term operation, it is provided in a preferred embodiment of the tubular LED lamp that there is a material for adsorbing gases and substances located in the gas space. These substances are preferably activated carbon and / or silica gel. Activated carbon is capable of adsorbing and holding organic substances. Silica gel is capable of adsorbing water vapor so as to absorb any moisture escaping from the components or moisture produced by the chemical reaction of adhesives, plastics or inorganic materials.
Damit diese Adsorber nicht schon bei der Fertigung der LED-Lampen mit Feuchtigkeit und/oder organischen Substanzen gesättigt werden, kann in weiter vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass innerhalb der geschlossenen Röhre ein sogenanntes Gettermaterial vorhanden ist, das bei Aktivierung durch Mikrowellen oder Strahlungshitze ein besonders großes Aufnahmepotenzial von Feuchtigkeit, Restgasen und/oder organischen Substanzen hat. Bekannte Gettermaterialien zur Aufnahme von Restsauerstoff können auch eingesetzt werden, wenn die geschlossene Röhre mit einem Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff gefüllt ist.So that these adsorbers are not already saturated with moisture and / or organic substances in the manufacture of the LED lamps, it can be provided in a further advantageous embodiment that within the closed tube a so-called getter material is present, which is particularly active when activated by microwaves or radiant heat has a high uptake potential of moisture, residual gases and / or organic substances. Known getter materials for receiving residual oxygen can also be used when the closed tube is filled with an inert gas, such as nitrogen.
Um die Wärmeabgabe des innerhalb der geschlossenen Röhre vorhandenen Kühlkörpers zu versbessern, kann der Innendruck eines gegebenenfalls vorhandenen Inertgases oder auch Luft gegenüber dem atmosphärischen Druck erhöht sein.In order to improve the heat dissipation of the existing within the closed tube heat sink, the internal pressure of any inert gas or even air may be increased from the atmospheric pressure.
Sofern die LED-Lampe ein möglichst blendfreies Licht erzeugen soll, kann die Oberfläche der geschlossenen Röhre mattiert sein. Diese Mattierung kann durch Ätzung vorgenommen werden. Die Ätzung hat den Vorteil, dass die Oberfläche bei der Montage stabiler ist gegenüber Kratzern, die beim Einführen des Leuchtmittelträgers in das geschlossene Rohr entstehen können.If the LED lamp is to produce as glare-free light as possible, the surface of the closed tube may be frosted. This matting can be done by etching. The etching has the advantage that the surface during installation is more stable against scratches that may occur during insertion of the illuminant carrier in the closed tube.
Alternativ oder Kumulativ ist es auch möglich, die Innenseite des geschlossenen Rohres mit einer Paste oder Flüssigkeit mit CaCO3 (Kalk) und/oder mit TiO2 (Rutil) zu beschichten und während der Fertigung auszubrennen. Der Kalk hat die Wirkung, dass das in der geschlossenen Röhre aus den LED austretende Licht stark gestreut wird und so ein blendfreies Licht erzeugt. Damit der Kalk das Licht nicht blockiert, ist feinkörniges TiO2 vorgesehen, dass durch einen hohen Brechungsindex und durch seine Transparenz das Licht in die sehr dünne Kalkschicht einleitet.Alternatively or cumulatively, it is also possible to coat the inside of the closed tube with a paste or liquid with CaCO 3 (lime) and / or with TiO 2 (rutile) and burn out during production. The lime has the effect that the light emerging from the LED in the closed tube is strongly scattered, producing a glare-free light. In order that the lime does not block the light, fine-grained TiO 2 is provided, which introduces the light into the very thin layer of lime due to its high refractive index and its transparency.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Kühlkörpers innerhalb der geschlossenen Röhre erfordert eine entsprechende dimensionierte Auslegung des Kühlkörpers. Dieser muss so bemessen sein, dass die von Kühlkörper als Reservoir aufgenommene Wärme durch Konvektion und/oder Strahlung an die Wandung der geschlossenen Röhre abgegeben wird. Hierzu ist darauf zu achten, dass der Abstand des Kühlkörpers zur inneren Oberfläche der geschlossenen Röhre Platz für eine freie Konvektion des in der geschlossenen Röhre befindlichen Gases bietet. Die Anordnung muss sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Betriebsweise für genügend Konvektionskühlung sorgen können.The inventive arrangement of the heat sink within the closed tube requires a correspondingly dimensioned design of the heat sink. This must be dimensioned so that the heat absorbed by the heat sink as a reservoir by convection and / or radiation is delivered to the wall of the closed tube. It is important to ensure that the distance of the heat sink to the inner surface of the closed tube space for a free convection of the gas contained in the closed tube. The arrangement must be able to provide sufficient convection cooling both in vertical and in horizontal operation.
In spezieller Ausführungsform weist die geschlossene Röhre und/oder die Beschichtung einen Blaufilter auf. Dieser Blaufilter zum Filtern von blauen und ultravioletten Strahlungsanteilen ermöglicht den Einsatz dieser LED-Lampen in Reinräumen, in denen Halbleiter gefertigt werden, die ihrerseits empfindlich gegenüber blauen und ultravioletten Lichtanteilen sind.In a specific embodiment, the closed tube and / or the coating has a blue filter. This blue filter for filtering blue and ultraviolet radiation enables the use of these LED lamps in clean rooms where semiconductors are fabricated that are sensitive to blue and ultraviolet light.
Um die erfindungsgemäße LED-Lampe in herkömmlichen Fassungen für röhrenförmige Gasentladungslampen mit entsprechender Retrofitschaltung nutzen zu können, ist eine Bauform in T5-, T8- oder T12-Bauform von Vorteil.In order to use the LED lamp according to the invention in conventional versions for tubular gas discharge lamps with corresponding retrofit circuit, a design in T5, T8 or T12 design is advantageous.
Die Erfindung wird anhand er folgenden Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigtIt shows
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- LED-LampeLed lamp
- 22
- Röhretube
- 33
- LeuchtmittelträgerLamp support
- 44
- Kühlkörperheatsink
- 55
- Adsorbermaterial/GetterAdsorber / getter
- 66
- Kappecap
- 77
- KontaktContact
- 88th
- KontaktContact
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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