DE102012218181A1

DE102012218181A1 - Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit mehreren plattenförmigen Lichtquellenträgern

Info

Publication number: DE102012218181A1
Application number: DE201210218181
Authority: DE
Inventors: Fabian Reingruber
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51), insbesondere Halbleiterlampe, weist mehrere plattenförmige Lichtquellenträger (21; 39; 54), an welchen jeweils mindestens eine Halbleiterlichtquelle (19) angeordnet ist, auf, welche Lichtquellenträger (21; 39; 54) ringförmig um eine Längsachse (L) der Leuchtvorrichtung angeordnet sind, wobei ihre Plattenebene (E2) gegenüber der Längsachse (L) angewinkelt ist und an mindestens einem der Lichtquellenträger (21; 39; 54) beidseitig jeweils mindestens eine Halbleiterlichtquelle (19) angeordnet ist. Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51) ist insbesondere als LED-Retrofitlampe nutzbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit mehreren plattenförmigen Lichtquellenträgern, an welchen jeweils mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere LED, angeordnet ist, wobei die Lichtquellenträger ringförmig um eine Längsachse angeordnet sind und ihre Plattenebene gegenüber der Längsachse angewinkelt ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LED-Retrofitlampen zum Ersatz herkömmlicher Glühlampen.
Aus US 2004/0042209 A1 ist eine Beleuchtungsanordnung bekannt, bei der Halbleiterlichtquellen gegenüber der reflektierenden Seite eines Reflektors angeordnet sind. Mehrere Reflektoren sind in überlappender Weise angeordnet, so dass das von den Halbleiterlichtquellen eines Reflektors abgestrahlte Licht auf die reflektierende Oberfläche eines darunterliegenden Reflektors gerichtet ist. Auf diese Weise mag eine Zahl von Halbleiterlichtquellen in einer Vielzahl von Mustern in einer Beleuchtungsvorrichtung untergebracht werden während die Halbleiterlichtquellen und ihre Träger vor einem Einblick geschützt sind.
Auch ist eine Glühlampen-Retrofitlampe bekannt, welche zwei senkrecht (entlang einer Längsachse der Retrofitlampe) stehende, beidseitig mit Leuchtdioden (LEDs) bestückte Leiterplatten aufweist. Die beiden Leiterplatten sind entlang der Längsachse ineinander eingesteckt, und zwar so, dass sie senkrecht zueinander stehen (in Draufsicht also kreuzförmig oder plusförmig angeordnet sind). Die beiden Leiterplatten sind oberseitig durch eine weitere Leiterplatte abgedeckt, welche nur oberseitig mit LEDs bestückt ist. Jedoch ist die Lichtabstrahlung dieser Glühlampen-Retrofitlampe einer omnidirektionalen Lichtabstrahlung einer herkömmlichen Glühlampe nur sehr unvollständig angenähert.
Zur Herstellung einer möglichst weitgehenden Omnidirektionalität der Lichtabstrahlung bei LED-Retrofitlampen ist es ferner bekannt, gekrümmt geformte (z. B. flexible) Substrate mit LEDs zu bestücken. Dabei ist jedoch nachteilig, dass die Krümmung der Substrate vergleichsweise aufwändig ist und zudem eine nur begrenzte dreidimensionale Formgebung ermöglicht. Zum gleichen Zweck ist es für LED-Retrofitlampen bekannt, diese mit Diffusoren auszurüsten, was aber einen Wirkungsgrad herabsetzt. Auch ist es bekannt, das von den Halbleiterlichtquellen abgestrahlte Licht mittels Reflektoren bzw. reflektierenden Flächen in die gewünschten Raumbereiche umzulenken. Dies ist jedoch mit einem hohen konstruktiven Aufwand verbunden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zur großräumig gleichmäßigen Lichtabstrahlung durch Halbleiterlichtquellen bereitzustellen, insbesondere für Retrofitlampen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung, aufweisend mehrere plattenförmige Lichtquellenträger, an welchen jeweils mindestens eine Halbleiterlichtquelle angeordnet ist, welche Lichtquellenträger ringförmig um eine Längsachse angeordnet sind, wobei ihre Plattenebene gegenüber der Längsachse angewinkelt ist und an mindestens einem der Lichtquellenträger beidseitig jeweils mindestens eine Halbleiterlichtquelle angeordnet ist.
Dadurch lässt sich erstens eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung bereitstellen, bei welcher die Lichtquellenträger großflächig freiliegen können und dadurch großflächig von den Halbleiterlichtquellen erzeugte Abwärme an die Umgebung abgeben können. So kann ein Kühlkörper kleiner ausfallen oder es kann sogar auf einen dedizierten Kühlkörper verzichtet werden. Darüber hinaus ist durch die ringförmige Anordnung eine unterschiedliche Ausrichtung der Halbleiterlichtquellen zur großwinkligen Raumausleuchtung auf einfache und kompakte Weise realisierbar. Dabei ermöglicht die beidseitige Anordnung der Halbleiterlichtquellen (an einer Vorderseite und einer Rückseite des jeweiligen Lichtquellenträgers) die großflächige und hochgradig gleichmäßige Ausleuchtung mit hoher Lichtstärke auf besonders einfache Weise. Insbesondere wird so eine direkte großflächige Lichtabstrahlung, d. h. ohne Verwendung von Reflektoren, ermöglicht.
Unter einer ringförmigen Anordnung der Lichtquellenträger kann insbesondere eine Anordnung verstanden werden, bei welcher die Lichtquellenträger, insbesondere deren Schwerpunkte, auf einem gedachten Ring angeordnet sind. Der gedachte Ring mag insbesondere kreisförmig oder oval sein.
Die Längsachse mag eine Achse sein, welche senkrecht auf einer durch den gedachten Ring aufgezogenen Ebene liegt. Die Längsachse mag insbesondere eine Symmetrieachse der Lichtquellenträger sein. Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung kann einen oder mehrere solche Längsachsen aufweisen, z. B. falls alle Lichtquellenträger um eine gemeinsame Längsachse angeordnet sind bzw. wenn Gruppen der Lichtquellenträger ringförmig um unterschiedliche Längsachsen angeordnet sind. Die Längsachse kann einer Längsachse der Halbleiter-Leuchtvorrichtung entsprechen.
Unter einer Plattenebene kann insbesondere eine Ebene verstanden werden, in welcher sich die Platte (welche eine vergleichsweise kleinere Dicke als eine Erstreckung in der Ebene aufweist) erstreckt. Die Ebene mag grundsätzlich eine gekrümmte oder eine plane Ebene sein.
Dass die Plattenebene gegenüber der Längsachse angewinkelt ist bedeutet insbesondere, dass die Längsachse weder in der Plattenebene noch parallel noch senkrecht dazu liegt und also einen Winkel in einem Bereich von ]0°; 90°[ zu der Längsachse einnimmt.
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z. B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z. B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z. B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein (”Remote Phosphor”). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z. B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung mag beispielsweise eine Lampe, ein Modul oder eine Leuchte sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger ebene Leiterplatten sind. Dies erleichtert eine Bereitstellung und Montage der Halbleiterlichtquellen auf den Lichtquellenträgern, z. B. mittels herkömmlicher Bestückautomaten. Die Verwendung von Leiterplatten weist den weiteren Vorteil auf, dass sie einfach bestückbar sind, z. B. mit elektrischen und/oder mechanischen Anschluss- oder Verbindungselementen oder mit weiteren Bauteilen wie elektronischen Bauteilen. Zudem sind ebene Leiterplatten einfach verfügbar und preiswert.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Leiterplatten Metallkernplatinen sind, da sie eine besonders effektive Wärmespreizung der von den Halbleiterlichtquellen erzeugten Abwärme ermöglichen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger ringförmig an einer gemeinsamen Basisplatte angeordnet sind. So lässt sich eine einfache und genaue ringförmige Montage der Lichtquellenträger mit sicherer mechanischer und/oder elektrischer Verbindung zu der Basisplatte erreichen. Eine Längsachse, um welche diese Lichtquellenträger ringförmig angeordnet sein können, mag dann insbesondere einer senkrecht, insbesondere senkrecht mittig, auf der Basisplatte stehenden Achse entsprechen. Die Lichtquellenträger mögen beispielsweise ähnlich wie Turbinenschaufeln an einer Welle angeordnet sein. Die Halbleiterleuchtvorrichtung mag dann auch als ”Lichtturbine” bezeichnet werden.
Die Lichtquellenträger können insbesondere in Umfangsrichtung der Basisplatte gleichmäßig winkelversetzt angeordnet sein. Die Lichtquellenträger können insbesondere drehsymmetrisch angeordnet sein, insbesondere zu der Längsachse. Die Lichtquellenträger können in einer einzigen Höhenebene oder auf mehreren Höhenebenen bezüglich der Längsachse angeordnet sein.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Basisplatte eine ebene Leiterplatte ist. Die ebene Ausgestaltung erleichtert eine Befestigung (insbesondere flächige Auflage), eine mechanische und/oder elektrische Kontaktierung sowie eine Bestückung der Basisplatte.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass an der Basisplatte zumindest einseitig (d. h., an einer Vorderseite und/oder an einer Rückseite) mindestens eine Halbleiterlichtquelle angeordnet ist. Dies verbessert eine Helligkeit und/oder homogene Lichtverteilung weiter.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Basisplatte an eine Spannungsquelle zur Speisung der Halbleiterlichtquellen angeschlossen ist, beispielsweise an einen Treiber. Die Basisplatte kann dann als ein Verteiler für die Lichtquellenträger angesehen werden, welche mit der Basisplatte elektrisch verbunden sind.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger angewinkelt in die Basisplatte eingesteckt sind, insbesondere angewinkelt eingesteckt sind. Das Einstecken ermöglicht eine einfache Positionierung der Lichtquellenträger relativ zu der Basisplatte. Zum Einstecken mögen die Basisplatte und/oder die Lichtquellenträger Schlitze aufweisen, was eine einfache Positionierung weiter unterstützt, insbesondere eine einfache Einhaltung eines radialen Abstands.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger symmetrisch zu der Basisplatte ausgestaltet und angeordnet sind (also insbesondere oberhalb und unterhalb der Basisplatte zumindest annähernd eine gleiche Form aufweisen und insbesondere eine oberhalb und unterhalb der Basisplatte zumindest annähernd gleiche Position der Halbleiterlichtquellen aufweisen, falls mehrere davon vorhanden sind). Dies unterstützt eine gleichmäßige Raumbeleuchtung.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Basisplatte über eine Tragsäule mit einem Sockel der Halbleiter-Leuchtvorrichtung verbunden ist. Dies erleichtert eine Nutzung mit einer Glühlampen-Retrofitlampe. Die Tragsäule mag wiederum an einen elektrischen Anschluss der Halbleiter-Leuchtvorrichtung angeschlossen sein, z. B. einen Edison-Sockel, Bajonettsockel oder Stecksockel. Die Tragsäule mag ferner als ein Kabelkanal und/oder als ein Aufnahmeraum für einen Treiber dienen. Die Tragsäule mag insbesondere aus Kunststoff bestehen. Die Form der Tragsäule ist grundsätzlich nicht beschränkt, mag aber bevorzugt länglich sein, insbesondere rohrförmig, ggf. mit einem sich ändernden Querschnitt.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger einen größeren Bereich an einer der Tragsäule abgewandten Seite aufweisen. Dies ermöglicht eine größere Oberfläche und damit stärkere Wärmeableitung.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger mit der Basisplatte über eine jeweilige Steckverbindung (Steckelement/Steckgegenelement) elektrisch verbunden sind. Beispielsweise mag auf der Basisplatte ein Stecker, insbesondere Mikrostecker, angeordnet sein und auf dem Lichtquellenträger eine passende Buchse, oder umgekehrt. Auf einen Schlitz oder Schlitze zum Einstecken der Lichtquellenträger in die Basisplatte kann dann optional verzichtet werden. Die Steckverbindung ermöglicht eine einfache Montage und elektrische Kontaktierung der Lichtquellenträger.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger mit der Basisplatte über eine jeweilige Steckverbindung (z. B. wie oben ausgebildet) mechanisch verbunden sind, wobei die Steckverbindung – meist ein an der Basisplatte angebrachtes Steckelement – dieser Steckverbindung umgebogen ist. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist die einfache Winkelausrichtung gegenüber der Längsachse ohne weitere Halteelemente zwischen der Basisplatte und den Lichtquellenträgern. Das Umbiegen kann beispielsweise nach einem senkrechten Zusammenstecken der Steckelemente geschehen, wodurch beispielsweise elektrische Kontaktstifte plastisch verbogen werden.
Die Steckverbindung mag also auch eine kombinierte mechanische/elektrische Steckverbindung sein. Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Lichtquellenträger allseitig von einem Kolben umgeben sind. Der Kolben mag z. B. aus Kunststoff oder Glas bestehen. Der Kolben mag beispielsweise eine kugelförmige, im Querschnitt ovale, eine kegelförmige, eine mehreckige und/oder eine freiförmige Grundform aufweisen. Ein solcher Kolben ermöglicht eine gleichmäßige Ausleuchtung eines besonders großen Raumbereichs, insbesondere zumindest im Wesentlichen eines ganzen Raums.
Zum Einsatz der Lichtquellenträger und ggf. der Basisplatte mag der Kolben mehrteilig, insbesondere zweiteilig sein, wobei sich die Teile zusammensetzen lassen.
Zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung der Basisplatte mag der Kolben aus zwei, insbesondere gleich ausgestalteten, Kolbenschalen aufgebaut sein. Jede der Kolbenschalen mag einen nach innen gerichteten, kanalförmigen (insbesondere rohrförmigen) Rücksprung aufweisen. Die Basisplatte kann zu ihrer Fixierung zwischen die beiden Rücksprünge eingeklemmt werden. Der Rücksprung bzw. die Rücksprünge können durch Endkappen verschlossen werden. Zur elektrischen Kontaktierung und ggf. Aufhängung mag mindestens eine der Endkappen eine Kabeldurchführung aufweisen. So können eine oder mehrere elektrische Leitungen durch diese Endkappe, den Rücksprung und weiter zu der Basisplatte geführt werden.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Halbleiter-Leuchtvorrichtung eine Glühlampen-Retrofitlampe ist. Diese profitiert besonders von der großwinkligen Raumausleuchtung.
Insbesondere eine Glühlampen-Retrofitlampe mag einen elektrischen Anschluss aufweisen, welcher in herkömmliche Fassungen für Glühlampen passt, z. B. einen Edison-Sockel. Die Glühlampen-Retrofitlampe mag ferner einen Kolben aufweisen, welcher einer Außenkontur der Glühlampe nachempfunden ist oder sogar entspricht. Der Kolben mag beispielsweise birnenförmig sein.
Der Kolben mag einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Falls der Kolben (z. B. aus Kunststoff oder Glas) mehrteilig ausgebildet ist, können verschiedene Teile eine unterschiedliche optische Wirkung aufweisen. So mag ein Teil transparent und ein anderes Teil transluzent sein. Dies unterstützt eine komplexe Ausgestaltung des abgestrahlten Lichts zur Bildung eines gleichmäßigen Lichtabstrahlmusters und/oder eine Blendschutzwirkung bei gleichzeitig geringen Lichtverlusten. Die mehrteilige Weiterbildung erleichtert zudem eine Montage und/oder Ausrichtung der Lichtquellenträger. Beispielsweise mögen diese (ggf. bereits an die Basisplatte montiert) bei nur teilweise vorhandenem Kolben (dem z. B. noch ein oberseitiges Teil fehlt und somit nach oben offen ist) eingesetzt, befestigt und ausgerichtet werden und erst danach das fehlende Teil bzw. die fehlenden Teile des Kolbens ergänzt werden.
Der Kolben mag allgemein ein oder mehrere Mittel, z. B. Führungsschienen, zur genauen Positionierung und/oder Halterung der Lichtquellenträger aufweisen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass ein Treiber in einem Sockel und/oder einer Tragsäule untergebracht ist, was einen großen und (bis auf Kabeldurchführungen) elektrisch gekapselten Aufnahmeraum für den Treiber bereitstellt. Alternativ mag der Treiber nur in dem Sockel oder nur in der Tragsäule untergebracht sein. Der Treiber mag zusätzlich oder alternativ ganz oder teilweise (mit einigen seiner Bauteile) auf einem oder mehreren Lichtquellenträgern und/oder auf der Basisplatte angeordnet sein. So kann die Basisplatte mit einem oder mehreren elektronischen Bauteilen einer Treiberelektronik bestückt sein. Auch mag auf einen Treiber ganz verzichtet werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt in Schrägansicht eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt die Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Schrägansicht in einer Explosionsdarstellung;
3 zeigt in Seitenansicht mit Halbleiterlichtquellen bestückte Lichtquellenträger der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 zeigt in Draufsicht die mit Halbleiterlichtquellen bestückten Lichtquellenträger der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 zeigt die Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als Schnittdarstellung in Schrägansicht;
7 zeigt die Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als Explosionsdarstellung in Seitenansicht;
8 zeigt die Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ohne Kolben in einer Ansicht von schräg oben;
9 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen Ausschnitt aus der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Bereich einer Basisplatte;
10 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
11 zeigt die Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ohne Kolben;
12 zeigt die Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel als Schnittdarstellung in Schrägansicht;
13 zeigt die Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel als Explosionsdarstellung in Schrägansicht;
14 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine untere Halbschale des Kolbens der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
15 zeigt eine in den Kolben einsetzbare Endkappe der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
16 zeigt eine weitere in den Kolben einsetzbare Endkappe der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; und
17 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht eine Ausschnitt aus der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel im Bereich einer Basisplatte.
1 zeigt in Schrägansicht eine als Halbleiterlampe 11 ausgebildete Halbleiter-Leuchtvorrichtung in Form einer Glühlampen-Retrofitlampe auf. Die Halbleiterlampe 11 weist die Grundform einer herkömmlichen Glühlampe auf und weist dazu an ihrem rückwärtigen Ende (gegen eine Richtung einer Längsachse L) einen Sockel 12 in Form eines Edison-Sockels auf.
Von einem vorderseitigen Bereich des Sockels 12 geht ein Verbindungselement in Form einer Tragsäule 13 ab. An einer vorderseitigen Spitze der Tragsäule 13 ist diese mit einer Basisplatte 14 verbunden. Die Basisplatte 14 liegt in Form einer ebenen Leiterplatte oder Platine mit kreisrunder Grundform auf, deren Hauptebene E1 (in welcher sich die Basisplatte 14 erstreckt) senkrecht zu der Längsachse L steht. Die Basisplatte 14 ist mittig mit der Tragsäule 13 verbunden, so dass die Längsachse L durch die Mitte der Basisplatte 14 läuft, wie insbesondere in 2 zu erkennen ist. In der Mitte der Basisplatte 14 befindet sich ein Loch 15, das beispielsweise als Schraubloch zur Verschraubung mit der Tragsäule 13 dienen kann.
Die Basisplatte 14 weist mehrere, hier: vier, von ihrem Seitenrand 16 auf ihre Mitte zulaufende Schlitze 17 auf, welche um 90° um die Mitte zueinander winkelversetzt sind. Nahe an den Schlitzen 17 ist eine Vorderseite 18 der Basisplatte 14 mit jeweils einer Halbleiterlichtquelle in Form einer LED 19 bestückt. Die LED 19 mag insbesondere eine in Bezug auf seine Auflagefläche senkrecht nach oben strahlende LED sein, so dass hier eine Hauptabstrahlrichtung S höchster Lichtstärke parallel zu der Längsachse 12 bzw. senkrecht zu der Vorderseite 18 liegt, wie in 3 gezeigt. An ihrer Rückseite 20 weist die Basisplatte 14 keine Halbleiterlichtquellen auf.
In die Schlitze 17 ist jeweils ein Lichtquellenträger 21 in Form einer ebenen Leiterplatte oder Platine eingesetzt bzw. eingesteckt. Die Lichtquellenträger 21 können z. B. mit der Basisplatte 14 verklemmt und/oder verklebt sein. Die Lichtquellenträger 21 sind somit ringförmig um die Längsachse L bzw. die Mitte der Basisplatte 14 angeordnet. Da die Lichtquellenträger 21 gleich aufgebaut sind, sind sie zudem um 90° drehsymmetrisch um die Längsachse L angeordnet. Eine Hauptebene E2 der Lichtquellenträger 21 (in welcher sich der Lichtquellenträger 21 erstreckt) ist gegenüber der Hauptebene E1 der Basisplatte 14 um einen Winkel α angewinkelt, liegt also in einem Bereich α = ]0°; 90°[, insbesondere in einem Bereich α = [15°; 75%], hier insbesondere bei α = ca. 45°. Analog ist die Hauptebene E2 der Lichtquellenträger 21 zu der Längsachse L um einen Anstellwinkel β = 90° – α verstellt, wie insbesondere aus 3 zu entnehmen. Insgesamt sind die LEDs 19 in neun unterschiedliche Richtungen ausgerichtet.
Die Lichtquellenträger 21 weisen in Draufsicht eine kreisschnittförmige Grundform auf, so dass sie einen nach außen gerichtete kreisförmigen Seitenrand 22 und einen nach innen gerichteten geraden Seitenrand 23 aufweisen. Der kreisförmige Seitenrand 22 weist vorderseitig der Basisplatte 14 einen geschwungenen Rücksprung 24 auf, der an der Basisplatte 14 ansetzt. Durch diesen Rücksprung wird eine nur geringfügig durch die Lichtquellenträger 21 abgeschirmte Lichtabstrahlung der auf der Basisplatte 14 angeordneten LEDs 19 aus der Halbleiterlampe 11 ermöglicht, wie insbesondere in 4 gezeigt.
An den Lichtquellenträgern 21 sind jeweils beidseitig, also an deren Vorderseite 25 als auch an der Rückseite 26 Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs 19 vorhanden, und zwar jeweils zwei LEDs 19 an deren Außenbereichen. Die LEDs 19 sind auch hier nach oben strahlende LEDs. Somit ist die Hauptabstrahlrichtung S der LEDs 19 der Vorderseite 25 um den Winkel α zu der Längsachse L verstellt, und die Hauptabstrahlrichtung S der LEDs 19 der Rückseite 26 um den Anstellwinkel α + 180° bzw. –α.
Eine Stromversorgung der LEDs 19 der Lichtquellenträger 21 geschieht über eine elektrische Verbindung mit der Basisplatte 14, welche wiederum mit zum Betrieb der LEDs 19 geeigneten elektrischen Signalen gespeist wird.
Wie in 4 in Draufsicht gezeigt, sind die vorderseitig ausgerichteten LEDs 19 der Basisplatte 14 und der Vorderseiten 25 der Lichtquellenträger 21 ringförmig um die Längsachse L angeordnet, nehmen dabei aber teilweise unterschiedliche Hauptabstrahlrichtungen S ein. Dadurch wird eine hochgradig gleichmäßige Raumausleuchtung bis zu einem Winkel von 135° zu der Längsachse L erreicht. Auch die rückseitig ausgerichteten LEDs 19 der Rückseiten 26 sind ringförmig um die Längsachse L angeordnet und ermöglichen einen höheren Lichtstrom in einem Raumwinkelbereich zwischen +45° und –45° zu der Längsachse L.
Eine solche Anordnung der Lichtquellenträger 21 ermöglicht außer einer hochgradig gleichmäßigen, großwinkligen Lichtabstrahlung auch eine sehr gute Kühlung der Lichtquellenträger 21, da diese allseitig offenliegen. Diese gute Kühlung lässt sich für alle Ausrichtungen der Halbleiterlampe 11 (z. B. Bei einer Wandmontage oder einer Deckenmontage) erreichen. Insbesondere kann so auf einen dedizierten Kühlkörper verzichtet werden, was Material und Gewicht spart. Für eine besonders effektive Wärmeabfuhr sind die Basisplatte 14 und die Lichtquellenträger 21 als Metallkernplatinen ausgebildet.
Der Basisträger, die Lichtquellenträger 21 und die Tragsäule 13 sind von einem lichtdurchlässigen (transparenten oder transluzenten) Kolben 27 umgeben, dessen Außenkontur zumindest ungefähr einer Außenkontur einer herkömmlichen Glühlampe entspricht und welcher auf einem Fuß 28 der Tragsäule 13 aufsitzt. Der Kolben 27 kann aus Glas oder Kunststoff bestehen. Der Fuß 28 der Tragsäule 13 ist wiederum in den Sockel 12 eingesetzt bzw. kann einen oberen Teil des Sockels 12 darstellen. Der Kolben 27 kann insbesondere mehrteilig, z. B. zweiteilig ausgebildet sein, um eine Unterbringung der Basisplatte 14 und der Lichtquellenträger 21 zu erleichtern.
Die Tragsäule 13 dient auch zur elektrischen Versorgung der Basisplatte 14 und damit der mit der Basisplatte 14 elektrisch verbundenen Lichtquellenträger 21. Die Basisplatte 14 dient also auch als elektrischer Verteiler für die Lichtquellenträger 21. Die Tragsäule 13 mag beispielsweise als ein Kabelkanal dienen, z. B. für elektrische Leitungen, die von einem in dem Sockel 12 untergebrachten Treiber zu der Basisplatte 14 laufen. Die Tragsäule 13 mag alternativ oder zusätzlich einen Treiber oder einen Teil des Treibers aufweisen, z. B. zusammen mit dem Sockel 12. Alternativ mögen die LEDs 19 mit Netzspannung betrieben werden.
5 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine Halbleiterlampe 31 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welche ebenfalls als Glühlampen-Retrofitlampe ausgebildet ist und einen rückwärtigen Sockel 32 sowie einen darauf vorderseitig aufgesetzten mehrteiligen Kolben 33 aufweist. Der Kolben 33 weist eine Form ähnlich der Form eines Kolbens einer herkömmlichen Glühlampe auf, ist jedoch dreiteilig aufgebaut mit einem hinteren, auf den Sockel 32 aufsetzenden transluzenten Teil 33a, einem mittleren, transparenten Teil 33b und einem vorderseitigen (Spitzen-)Teil 33c. Durch die dreiteilige Ausgestaltung ist eine gezielte Beeinflussung der Lichtverteilung der Halbleiterlampe 31 möglich, insbesondere zur Einstellung einer räumlich besonders gleichmäßigen Lichtverteilung und zum Blendschutz bei direkter Betrachtung der LEDs 19. Der transparente Teil 33b ist ringförmig um die Längsachse L mit nicht-geradlinigen (gezackten/gekrümmten) Rändern ausgebildet und angeordnet. Die Teile 33a–c können zur Montage beispielsweise miteinander verschnappt und/oder verklebt werden und dazu entsprechende Rastmittel und/oder Verklebemittel aufweisen. Der Teil 33a mag mit dem Sockel 32 ebenfalls verschnappt und/oder damit verklebt usw. werden. Jedoch mag der Kolben grundsätzlich auch aus zwei Teilen oder mehr als drei Teilen aufgebaut sein.
Wie in 6 und 7 gezeigt, ist die elektrisch isolierend ausgebildete Tragsäule 34 nun erheblich breiter und nimmt zusammen mit dem Sockel 32 einen Treiber 43 auf. Der Sockel 32 weist dazu einen elektrisch isolierenden Einsatz 32a für ein Edison-Gewinde 32b auf. Der Treiber 43 wird über den Sockel 32 mit elektrischen Signalen gespeist, z. B. einer Netzspannung, und wandelt diese Signale in zum Betreiben der LEDs 19 geeignete elektrische Signale um, z. B. in ein pulsweitenmoduliertes, gleichgerichtetes Spannungssignal geringerer Amplitude.
Dadurch, dass die Tragsäule 34 nun vergleichsweise breit ist, kann die hier verwendete, als ebene Platine ausgebildete Basisplatte 35 flächig auf eine Vorderseite der Tragsäule 34 aufgelegt werden. Eine Kabeldurchführung von Kabeln (o. Abb.) von dem Treiber 43 zu der Basisplatte 35 kann mittels eines an der Vorderseite der Tragsäule 34 hochstehenden hülsenförmigen Kabelkanal 36 ermöglicht werden. Der Kabelkanal 36 ragt durch ein außermittiges Loch 37 in der Basisplatte 35 und dient auch zur Ausrichtung der Basisplatte 35.
Die Basisplatte 35 weist selbst keine LEDs 19 auf, sondern (hier: sechs) Steckverbinder 38 (z. B. Stecker, insbesondere Mikrostecker) zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Steckverbindung mit jeweiligen plattenförmigen, als ebene Platinen ausgebildeten Lichtquellenträgern 39. Die nun sechs Lichtquellenträger 39 werden dabei nicht in (nicht vorhandene) Schlitze in der Basisplatte 35 gesteckt, sondern mit entsprechenden Steckgegenelementen 40 an einem jeweiligen Steckverbinder 38 angesteckt, insbesondere senkrecht zur Basisplatte 35. Diese Steckverbindung 38, 40 wird dann verbogen, um den gewünschten Anstellwinkel der Lichtquellenträger 39 zu der Basisplatte 35 bzw. Längsachse L zu erhalten, wie genauer in 8 und vergrößert in 9 gezeigt. Der Anstellwinkel beträgt auch hier 45°. Dabei kann der Kolben 33 als Anschlag dienen und z. B. auch Führungsschienen (o. Abb.) aufweisen. Alternativ mögen die Lichtquellenträger 39 und die Basisplatte 35 direkt in der gewünschten Position miteinander verlötet werden.
Dadurch, dass die Tragsäule 34 vergleichsweise breit ist, sind die Lichtquellenträger 39 zudem nicht mehr symmetrisch zu der Basisplatte 35 ausgebildet, sondern ihr größter Teil ist vorderseitig der Basisplatte 35 (der Tragsäule 34 abgewandt) angeordnet. Jeder der sechs Lichtquellenträger 39 weist an der Vorderseite 41 als auch an der Rückseite 42 jeweils drei LEDs 19 auf. Während die LEDs 19 der Vorderseite 41 vor und zum Teil auch über der Basisplatte 35 angeordnet sind, sind die LEDs 19 der Rückseite 42 teilweise vor und teilweise hinter der Basisplatte 35 angeordnet, und zwar alle LEDs 19 radial seitlich über die Basisplatte 35 hinausstehend, um einen rückwärtigen Raum effektiv beleuchten zu können. Die Lichtquellenträger 39 sind zudem größer als die Lichtquellenträger 21, stellen dadurch eine größere Kühlfläche bereit und ermöglichen eine stärkere Entwärmung bzw. Wärmeableitung als die Lichtquellenträger 21.
10 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine kugelförmige Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51. Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51 weist dazu einen kugelförmigen (transparenten und/oder transluzenten) Kolben 52 auf, der aus einer oberen Halbschale 52a und aus einer dazu gleich aufgebauten unteren Halbschale 52b besteht, wie auch in 13 gezeigt. In dem Kolben 52 sind mehrere mit Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs 19 bestückte ebene Leiterplatten untergebracht, wie in 12 gezeigt, nämlich eine kreisförmige Basisplatte 53 ähnlich der Basisplatte 14 und mehrere ähnlich zu der Halbleiter-Leuchtvorrichtung 11 darin unter einem vorbestimmten Winkel schräg eingesteckte Lichtquellenträger 54. Dabei sind die sechs Lichtquellenträger 54 um 60° drehsymmetrisch um die Basisplatte 53 verteilt. Der Kolben 52 umgibt die Basisplatte 53 und die Lichtquellenträger 54 dadurch allseitig. Eine Längsachse L der Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51 kann als Symmetrieachse der Basisplatte 53 verstanden werden.
Aufgrund des Wegfalls der Tragsäule können die Lichtquellenträger 54 nun annähernd symmetrisch zu der Basisplatte 53 aufgebaut bzw. geformt sein. Zudem weist die Basisplatte 53 nun nicht nur an ihrer Vorderseite 55, sondern auch an ihrer Rückseite 56 LEDs 19 auf, um einen noch größeren Raumwinkel, insbesondere den ganzem Raum, gleichmäßig ausleuchten zu können. Insgesamt ergeben sich so vierzehn unterschiedliche Ausrichtungen der LEDs 19.
Die Halbschalen 52a, 52b des Kolbens 52 weisen integral jeweils einen in sie mittig hineinragenden Rücksprung in Form eines Rohrs 57 auf, welches sich bis fast an die durch den Rand 58 definierte Öffnungsebene O erstreckt, wie für die untere Halbschale 52b in 14 genauer gezeigt. Die Rohre 57 der beiden Halbschalen 52a, 52b sind kollinear zueinander ausgerichtet und definieren eine gemeinsame Längsachse L, welche auch als Längsachse L der Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51 dienen kann.
Das Rohr 57 ist nach außen offen und dort durch eine Endkappe 58 bzw. 59 abgedeckt. Die Endkappen weisen, wie in 15 und 16 gezeigt, jeweils ein Schraubgewinde 65 zum Einschrauben in das jeweilige Rohr 57 auf.
An ihrem inneren Endbereich weisen sie an ihrer Vorderfläche eine randseitig umlaufende Abstufung oder Nut 60 auf, in welche die Basisplatte 53 eingeklemmt werden kann, wie z. B. vergrößert in 17 gezeigt. Dazu laufen die Rohre 57 der Halbschalen 52a, 52b aufeinander zu, lassen aber einen ringförmigen Raum zur formschlüssigen und kraftschlüssigen Befestigung der Basisplatte 53 frei. Die Basisplatte 53 weist im Bereich der Rohre 57 ferner ein Loch 67 auf, das von den Rohren 57 aufgenommen wird.
An ihrem inneren Endbereich weisen die Rohre 57 jeweils eine mittige Durchführung 61 auf, z. B. zur Durchführung einer Schraube 62 zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen den beiden Halbschalen 52a und 52b. Auch geht von der Durchführung 61 ein Schlitz 63 zur Durchführung elektrischer Zuleitungen, z. B. Kabel, ab.
Zur Kabeldurchführung und damit elektrischen Versorgung der LEDs 19 weist zumindest eine der Endkappen, hier die obere Endkappe 58, eine Durchführung 64 auf. Dadurch kann die Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51 beispielsweise frei hängend montiert werden, und das zugehörige Rohr 57 dient als Kabelkanal. Eine solche Endkappe 58 mag auf Mittel zur Zugentlastung aufweisen (o. Abb.). Die andere, hier untere Endkappe 59, weist hingegen keine Durchführung auf. Zur Realisierung einer Kette aus mehreren in Reihe geschalteten Halbleiter-Leuchtvorrichtungen 51 mag zumindest eine der Halbleiter-Leuchtvorrichtungen 51 an beiden Seiten eine Endkappe mit Durchführung aufweisen.
Das Rohr 57 kann ferner als Anschlag für die Lichtquellenträger 54 dienen und damit deren Ausrichtung erleichtern. Toleranzen im Aufbau können hier durch die leichte Flexibilität der Lichtquellenträger 54 ausgeglichen werden.
Der Kolben 52 mag auch auf eine Tragsäule aufgesetzt werden, welche mit einem Sockel verbunden ist. Dadurch wird eine Eignung als Glühlampen-Retrofitlampe ermöglicht.
Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51 mag als Leuchte, Leuchtmodul (insbesondere für den Fall mehrerer in Reihe geschalteter Halbleiter-Leuchtvorrichtungen 51) oder als Leuchte angesehen werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So kann bei der Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51 in der Mitte Platz für eine Treiberelektronik geschaffen werden, so dass die Halbleiter-Leuchtvorrichtung 51 z. B. an Netzspannung betrieben werden kann.
Bezugszeichenliste

11: Halbleiterlampe
12: Sockel
13: Tragsäule
14: Basisplatte
15: Loch
16: Seitenrand
17: Schlitz
18: Vorderseite der Basisplatte
19: LED
20: Rückseite der Basisplatte
21: Lichtquellenträger
22: nach außen gerichteter Seitenrand des Lichtquellenträgers
23: nach innen gerichteter Seitenrand des Lichtquellenträgers
24: Rücksprung
25: Vorderseite des Lichtquellenträgers
26: Rückseite des Lichtquellenträgers
27: Kolben
28: Fuß
31: Halbleiterlampe
32: Sockel
32a: elektrisch isolierender Einsatz
32b: Edison-Gewinde
33: Kolben
33a: hinterer Teil des Kolbens
33b: mittlerer Teil des Kolbens
33c: vorderer Teil des Kolbens
34: Tragsäule
35: Basisplatte
36: Kabelkanal
37: Loch in der Basisplatte
38: Steckverbinder
39: Lichtquellenträger
40: Steckgegenelement
41: Vorderseite des Lichtquellenträgers
42: Rückseite des Lichtquellenträgers
43: Treiber
51: Halbleiter-Leuchtvorrichtung
52: Kolben
52a: obere Halbschale
52b: untere Halbschale
53: Basisplatte
54: Lichtquellenträger
55: Vorderseite der Basisplatte
56: Rückseite der Basisplatte
57: Rohr
58: Endkappe
59: Endkappe
60: Nut
61: Durchführung
62: Schraube
63: Schlitz
64: Durchführung
65: Schraubgewinde
67: Loch
E1: Hauptebene der Basisplatte
E2: Hauptebene des Lichtquellenträgers
L: Längsachse
O: Öffnungsebene
S: Hauptabstrahlrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2004/0042209 A1 [0002]

Claims

Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51), insbesondere Halbleiterlampe, aufweisend – mehrere plattenförmige Lichtquellenträger (21; 39; 54), an welchen jeweils mindestens eine Halbleiterlichtquelle (19) angeordnet ist, – welche Lichtquellenträger (21; 39; 54) ringförmig um eine Längsachse (L) angeordnet sind, wobei – ihre Plattenebene (E2) gegenüber der Längsachse (L) angewinkelt ist und – an mindestens einem der Lichtquellenträger (21; 39; 54) beidseitig jeweils mindestens eine Halbleiterlichtquelle (19) angeordnet ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51) nach Anspruch 1, wobei die Lichtquellenträger (21; 39; 54) ebene Leiterplatten sind.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquellenträger (21; 39; 54) ringförmig an einer gemeinsamen Basisplatte (14; 35; 53) angeordnet sind.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 51) nach Anspruch 3, wobei die Basisplatte (14; 53) eine ebene Leiterplatte ist, an welcher zumindest einseitig mindestens eine Halbleiterlichtquelle (19) angeordnet ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die Lichtquellenträger (21; 39; 54) angewinkelt (21; 39; 54) in die Basisplatte (14; 35; 53) eingesteckt sind.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (51) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die Lichtquellenträger (54) symmetrisch zu der Basisplatte (53) ausgestaltet und angeordnet sind.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Basisplatte (11; 31) über eine Tragsäule (13; 34) mit einem Sockel (12; 32) der Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) verbunden ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (31) nach Anspruch 7 in Verbindung mit einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtquellenträger (39) einen größeren Bereich an einer der Tragsäule (34) abgewandten Seite aufweisen.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (31) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Lichtquellenträger (39) mit der Basisplatte (35) über eine jeweilige Steckverbindung (38, 40) elektrisch verbunden sind.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (31) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Lichtquellenträger (39) mit der Basisplatte (35) über eine jeweilige Steckverbindung (38, 40) mechanisch verbunden sind und wobei die Steckverbindung (38, 40) umgebogen ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquellenträger (54) allseitig von einem Kolben (52, 52a, 52b) umgeben sind.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31; 51) eine Glühlampen-Retrofitlampe ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (31) nach Anspruch 12, wobei ein Treiber (43) in einem Sockel (32) und/oder einer Tragsäule (34) untergebracht ist.