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Die Erfindung betrifft eine Halbleiterlampe, aufweisend einen Sockel zum Anschluss der Halbleiterlampe an eine Fassung, mindestens eine Halbleiterlichtquelle, ein dem Sockel und der Halbleiterlichtquelle elektrisch zwischengeschalteter Treiber und einen Kühlkörper, welcher innenseitig als ein Teil einer Wandung einer Treiberkavität und außenseitig als ein Träger für die mindestens eine Halbleiterlichtquelle ausgebildet ist. Der Kühlkörper weist mindestens ein Durchgangsloch zur Durchführung mindestens eines elektrischen Verbindungselements von dem innenseitig angeordneten Treiber zu der mindestens einen außenseitig angeordneten Halbleiterlichtquelle auf. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LED-Retrofitlampen, insbesondere LED-Glühlampen-Retrofitlampen.
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Es sind LED-Retrofitlampen zum Ersatz herkömmlicher Glühlampen („LED-Glühlampen-Retrofitlampen“) der betreffenden Art bekannt, bei denen elektrische Verbindungselemente in Form mehrerer biegsamer Drähte verwendet werden. Diese Drähte sind mit einem in der Treiberkavität untergebrachten Treiber verlötet und werden durch eine gemeinsame Aussparung in dem Kühlkörper nach außen geführt. Sie sind an ihrem anderen Ende mit einer außenseitig an dem Kühlkörper aufliegenden, ringförmigen Leiterplatte verlötet, die mit mehreren LEDs bestückt ist. Im Bereich der stirnseitigen Aussparung mag der Kühlkörper innenseitig mit einer in Richtung der Treiberkavität offenen, elektrisch isolierenden Kappe ausgelegt sein. Hierbei ist nachteilig, dass das Durchfädeln der Drähte nicht oder nur mit hohem Aufwand automatisiert möglich ist. Dies gilt auch für die folgende Verlötung der Drähte mit der Leiterplatte. Außerdem ragen die Drähte vergleichsweise weit nach vorne vor die Leiterplatte und damit die LEDs vor, um sie spannungsfrei von der rohrförmigen Durchführung zu der Leiterplatte verlegen zu können. Dadurch mögen sie das von den LEDs abgestrahlte Licht merklich abschatten. Zudem sind die herausgeführten Drähte designtechnisch nicht ansprechend.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine hochgradig automatisiert herstellbare und optisch ansprechende Halbleiterlampe der betreffenden Art bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lampe (im Folgenden als „Halbleiterlampe“ bezeichnet), aufweisend einen Sockel zum Anschluss der Halbleiterlampe an eine Fassung, mindestens eine Halbleiterlichtquelle, einen dem Sockel und der Halbleiterlichtquelle elektrisch zwischengeschalteten Treiber und einen Kühlkörper, welcher innenseitig als ein Teil einer Wandung einer Treiberkavität und außenseitig als ein Träger für die mindestens eine Halbleiterlichtquelle ausgebildet ist, welcher Kühlkörper mindestens ein Durchgangsloch zur Durchführung mindestens eines elektrischen Verbindungselements von dem innenseitig angeordneten Treiber zu der mindestens einen außenseitig angeordneten Halbleiterlichtquelle aufweist, wobei das elektrische Verbindungselement ein steifes Verbindungselement ist, mit dem Treiber mittels einer Klemmverbindung verbunden ist, durch ein jeweiliges Durchgangsloch des Kühlkörpers durchgeführt ist und mit dem Kühlkörper mindestens kraftschlüssig verbunden ist.
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Diese Halbleiterlampe weist den Vorteil auf, dass sie zu einem höheren Grad automatisiert herstellbar ist als bisher. Insbesondere kann auf ein aufwändiges Einfädeln von Drähten verzichtet werden. Außerdem kann so mit hoher Genauigkeit eine flache Kontaktierung der Halbleiterlichtquelle mit vernachlässigbarer Abschattung erreicht werden. Darüber hinaus lässt sich ein ansprechendes Design umsetzen.
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Der Sockel mag sich insbesondere an einem rückwärtigen Ende der Lampe befinden, wobei der Sockel zur mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung mit einer Fassung dient.
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Insbesondere 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 Lichtquellenträger oder Substrat ("Submount") montiert sein. Der Lichtquellenträger mag z.B. ein Keramikplättchen 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.
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Der Treiber dient einer Umwandlung der von dem Sockel empfangenen elektrischen Signale (z.B. einer Netzspannung) in elektrische („Betriebs-“)Signale zum Betreiben der mindestens einen Halbleiterlichtquelle. Der Treiber mag als eine Elektronik vorliegen, welche auf einer Treiberplatine angeordnet ist. Der Treiber ist in der Treiberkavität der Halbleiterlampe untergebracht.
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Dass der Kühlkörper außenseitig als ein Träger für die mindestens eine Halbleiterlichtquelle ausgebildet ist, mag umfassen, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle direkt oder indirekt (z.B. über ein Lichtquellensubstrat) an einer Außenseite des Trägers befestigt ist. Der Kühlkörper mag dazu insbesondere an seinem vorderseitigen Bereich (z.B. entsprechend einem vorderseitigen Drittel oder Viertel der Lampe) mindestens eine Auflagefläche für die mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere mindestens ein Submount, aufweisen.
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Der Kühlkörper mag ein metallischer Kühlkörper sein, z.B. aus Aluminium oder Kupfer. Er mag alternativ aus einem thermisch leitfähigen, aber elektrisch isolierenden Material bestehen, z.B. Keramik, z.B. AlN.
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Dass das elektrische Verbindungselement ein steifes Verbindungselement ist, mag insbesondere bedeuten, dass es selbsttragend ist. Es mag auch bedeuten, dass es so steif ist, dass es kraftschlüssig in eine Durchführung einsteckbar ist, ohne sich zu verformen. Ein Kabel oder eine Litze ist beispielsweise kein steifes Verbindungselement. Diese Steifigkeit bewirkt, dass das elektrische Verbindungselement einfach, und zwar auch automatisiert, handhabbar ist, insbesondere mittels einer einfachen Steckbewegung durch eine Durchführung hindurchsteckbar und ggf. sogar darin festklemmbar ist.
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Das elektrische Verbindungselement mag aus Metall bestehen, z.B. aus Kupfer.
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Dass das elektrische Verbindungselement mit dem Kühlkörper mindestens kraftschlüssig verbunden ist, mag umfassen, dass das elektrische Verbindungselement direkt mit dem Kühlkörper mindestens kraftschlüssig verbunden, z.B. daran angeklemmt ist. Es mag alternativ umfassen, dass das elektrische Verbindungselement indirekt mit dem Kühlkörper mindestens kraftschlüssig verbunden, z.B. über mindestens ein Zwischenelement. Das elektrische Verbindungselement mag mit dem Zwischenelement mindestens kraftschlüssig verbunden sein und/oder das Zwischenelement mag mit dem Kühlkörper mindestens kraftschlüssig verbunden sein.
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Unter einer „mindestens kraftschlüssigen“ Verbindung wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei Elementen verstanden, wobei die beiden Elemente optional auch noch formschlüssig (z.B. durch eine Rastverbindung) und/oder stoffschlüssig (z.B. durch eine Klebeverbindung) verbunden sein können. Insbesondere mag eine mindestens kraftschlüssige Verbindung eine rein kraftschlüssige Verbindung sein, z.B. durch Herstellung einer Klemmpassung.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlampe mehrere elektrische Verbindungselemente aufweist, die durch jeweilige Durchführungen einer gemeinsamen Halterung durchgeführt und in den Durchführungen befestigt sind. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Zusammenbau der Halbleiterlampe, da die elektrischen Verbindungselemente gemeinsam handgehabt werden können, insbesondere gemeinsam durch jeweilige Durchgangslöcher in dem Kühlkörper hindurchgesteckt werden können. Zudem können durch die Fixierung an der Halterung die Positionen der elektrischen Verbindungselemente genau vorbestimmt werden, so dass sie genau an vorbestimmten Stellen an dem Treiber befestigbar sind. Insbesondere mag die gemeinsame Halterung auch dazu dienen, die elektrischen Verbindungselemente einfach in Bezug auf den Kühlkörper zu fixieren. Sie mag insbesondere als ein Zwischenelement dienen.
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Die Durchführungen mögen insbesondere rohrförmige Durchführungen sein, was eine besonders sichere Befestigung und Ausrichtung der elektrischen Verbindungselemente an dem Halterungselement ermöglicht.
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In einer Weiterbildung mögen die elektrische Verbindungselemente direkt durch die Durchgangslöcher in dem Kühlkörper hindurchgesteckt werden, also ohne dort seitlich von der Halterung umgeben zu sein.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die elektrischen Verbindungselemente in der jeweiligen Durchführung der Halterung mindestens kraftschlüssig gehalten sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Befestigung der elektrischen Verbindungselemente an der Halterung, beispielsweise mittels einer einfachen Steckbewegung.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die gemeinsame Halterung mit dem Kühlkörper mindestens kraftschlüssig verbunden ist. So lassen sich die davon gehaltenen elektrischen Verbindungselemente besonders einfach auch in Bezug auf den Kühlkörper fixieren, insbesondere bei einer nur kraftschlüssigen Verbindung.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die gemeinsame Halterung eine rückwärtig offene Schalenform aufweist, an deren Vorderseite mehrere rohrförmige Durchführungen zum Durchführen der elektrischen Verbindungselemente abgehen. Die rohrförmigen Durchführungen bewirken eine besonders sichere seitliche Führung der elektrischen Verbindungselemente. Zudem können sie besonders fest in jeweilige Durchgangslöcher des Kühlkörpers eingesetzt werden, insbesondere mindestens kraftschlüssig.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper einen sich nach außen wölbenden Aufnahmebereich für eine innenseitige Aufnahme oder einen innenseitigen Einsatz der Halterung aufweist, wobei an dem Aufnahmebereich die Durchgangslöcher vorhanden sind. So lässt sich die Halterung außer an den Durchgangslöchern besonders einfach auch an der Innenwandung des Aufnahmebereichs befestigen, insbesondere einklemmen. Dies bewirkt eine besonders stabile Befestigung der Halterung an dem Kühlkörper und eine besonders exakte Ausrichtung der elektrischen Verbindungselemente.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die rohrförmigen Durchführungen der gemeinsamen Halterung durch die Durchgangslöcher des Kühlkörpers ragen. Dies bewirkt eine besonders genaue Positionierung der elektrischen Verbindungselemente an ihrem in Bezug auf den Kühlkörper außenseitigen Ende. So lässt sich beispielsweise eine genaue, auch automatisierbare, elektrische Kontaktierung erreichen. Zudem lässt sich so eine besonders effektive elektrische Isolierung der elektrischen Verbindungselemente gegen den Kühlkörper erreichen, was z.B. lange Kriechstrecken bewirkt.
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Allgemein mag die Halterung aus elektrisch isolierendem Material bestehen, z.B. aus Kunststoff, während der Kühlkörper beispielsweise aus Metall bestehen mag.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle auf mindestens einem Lichtquellenträger angeordnet ist. Der mindestens eine Lichtquellenträger mag eine Platine oder ein Keramiksubstrat sein. Der Lichtquellenträger mag eine Leiterbahnstruktur aufweisen, insbesondere umfassend ein oder mehrere Bestückplätze für die mindestens eine Halbleiterlichtquelle.
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Der mindestens eine Lichtquellenträger ist insbesondere auf einer Außenseite des Kühlkörpers angeordnet, insbesondere auf einer jeweiligen, insbesondere ebenen, Auflagefläche des Kühlkörpers.
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Der Lichtquellenträger mag mindestens ein Loch aufweisen, das fluchtend zu einem Durchgangsloch des Kühlkörpers angeordnet ist. Dieses kann zur Befestigung und/oder Fixierung des Lichtquellenträgers verwendet werden. Insbesondere mag das mindestens eine Loch dazu genutzt werden, dass zumindest eine rohrförmige Durchführung der gemeinsamen Halterung zumindest dort hineinragt, ggf. auch hindurchragt. So können eine sichere Befestigung und genaue Positionierung eines elektrischen Verbindungselements, eine sichere Befestigung der Halterung an dem Kühlkörper und eine Befestigung und/oder Fixierung des Lichtquellenträgers gleichzeitig mittels der rohrförmigen Durchführung erreicht werden.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass mindestens ein elektrisches Verbindungselement mittels eines jeweiligen Aufsteckkontakts mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle verbunden ist. Der Aufsteckkontakt wird dazu z.B. auf das in Bezug auf den Kühlkörper äußere Ende eines elektrischen Verbindungselements aufgesteckt (insbesondere auf ein freiliegendes Ende eines Stiftbereichs, wie weiter unten genauer erläutert wird) und dabei auf einen Kontaktbereich einer Leiterbahnstruktur eines Lichtquellenträgers, der mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestückt ist, aufgedrückt. Dieses Handhaben und Aufsetzen des Aufsteckkontakts ist einfach automatisiert durchführbar.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass mindestens ein elektrisches Verbindungselement durch Bonden, insbesondere mittels eines jeweiligen Bonddrahts, mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle verbunden ist. Bonden ist ebenfalls automatisiert durchführbar. Ein zugehöriger Bonddraht mag ein zugehöriges elektrisches Verbindungselement, insbesondere eine Stirnfläche davon, direkt mit einer Halbleiterlichtquelle verbinden. Alternativ oder zusätzlich mag ein Bonddraht ein zugehöriges elektrisches Verbindungselement, insbesondere eine Stirnfläche davon, indirekt mit einer Halbleiterlichtquelle verbinden, beispielsweise durch Verbindung mit einem Kontaktfeld einer Leiterbahnstruktur eines Lichtquellenträgers, der mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestückt ist.
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Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine elektrische Verbindungselement einen vorderseitigen (d.h., der mindestens einen Halbleiterlichtquelle zugewandten) Stiftbereich und einen rückwärtigen (d.h., dem Treiber zugewandten) Klemmbereich aufweist. Der Stiftbereich ist insbesondere ein geradliniger Bereich, welche sich in Richtung seiner vorderseitigen Spitze zumindest abschnittsweise verjüngen mag, es aber nicht braucht. Die Verjüngung vereinfacht eine kraftschlüssige Verbindung, insbesondere ein klemmendes Einschieben, in eine rohrförmige Durchführung. Eine vorderseitige Stirnfläche des Stiftbereichs mag zur einfachen Kontaktierung, z.B. mittels eines Bonddrahts, abgeflacht sein, insbesondere eben sein. Der Klemmbereich mag insbesondere die Form einer nach hinten geöffneten Klemme oder Klammer mit zwei elastisch auseinander biegbaren Armen aufweisen. Der Klemmbereich mag z.B. eine U-Form aufweisen. Das so ausgerüstete elektrische Verbindungselement kann einfach auf eine Treiberplatine aufgeschoben werden. Der Klemmbereich kann auch als Anschlag gegen die Halterung dienen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der Stiftbereich gegen den Klemmbereich versetzt ist, so dass der Treiber, insbesondere dessen Treiberplatine, und der Lichtquellenträger auch versetzt zueinander angeordnet sein können.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle von mindestens einem Kolben überwölbt ist. Der mindestens eine Kolben mag an dem Kühlkörper aufsitzen.
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Der mindestens eine Kolben mag genau einen Kolben umfassen. Alternativ mag der mindestens eine Kolben z.B. einen inneren Kolben und einen den inneren Kolben überwölbenden äußeren Kolben umfassen. Der innere Kolben mag beispielsweise als Diffusor dienen, der äußere Kolben als beispielsweise transparenter oder auch diffus streuender Schutzkolben. Das Material der Kolben mag gleich oder unterschiedlich sein. Es mag z.B. Kunststoff oder Glas sein.
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Die Lampe mag ferner ein hinteres Treibergehäuseteil aufweisen, welches mit dem Kühlkörper verbindbar ist, z.B. durch Ineinanderstecken, um die Treiberkavität zu bilden. Das hintere Treibergehäuseteil mag auch als rückwärtige Gehäuseschale bezeichnet werden. An dem hinteren Treibergehäuseteil mag an einem rückwärtigen Ende der Sockel angeordnet sein.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlampe eine Ersatz- oder Retrofitlampe zum Ersatz einer herkömmlichen Lampe ist. Die Halbleiterlampe mag beispielsweise zum Ersatz einer herkömmlichen Glühlampe („Halbleiter-Glühlampen-Retrofitlampe“) oder einer Halogenlampe („Halbleiter-Halogenlampen-Retrofitlampe“) vorgesehen sein. Dazu weist die Halbleiter-Retrofitlampe insbesondere an einem rückwärtigen Ende einen Sockel auf, welcher zur mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung mit einer herkömmlichen Fassung dient. Der Sockel mag beispielsweise ein Edison-Sockel oder ein Bipin-Sockel sein.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Montieren einer Halbleiterlampe, insbesondere wie oben beschrieben. Das Verfahren kann analog zu der Halbleiterlampe ausgebildet werden und weist die gleichen Vorteile auf.
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Die Aufgabe mag insbesondere folgende Schritte aufweisen:
- a) Bereitstellen einer Halterung aus elektrisch isolierendem Material, die mindestens eine Durchführung aufweist;
- b) Verklemmendes Einschieben eines Stiftbereichs mindestens eines elektrischen Verbindungselements in eine jeweilige Durchführung so, dass rückwärtig ein Klemmbereich des elektrischen Verbindungselements vorsteht und vorderseitig der Stiftbereich aus der Durchführung vorragt;
- c) Verklemmendes Einschieben der Halterung in einen Kühlkörper so, dass die mindestens eine Durchführung der Halterung in ein jeweiliges Durchgangsloch in dem Kühlkörper eingeführt wird und zumindest der Stiftbereich des zugehörigen elektrischen Verbindungselements aus dem Durchgangsloch vorragt;
- d) Anordnen eines Lichtquellenträgers mit mindestens einem Loch an einer Außenseite des Kühlkörpers so, dass ein jeweiliges elektrisches Verbindungselement durch das mindestens eine Loch hindurchragt.
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Es ist eine Weiterbildung, dass in Schritt d) die Durchführung in ein jeweiliges Loch hineinragt, insbesondere mit einer engen Passung oder sogar klemmpassend. Dadurch wird eine genaue Positionierung und ggf. auch Fixierung des Lichtquellenträgers erreicht. Zudem kann so eine Beabstandung des elektrischen Verbindungselements von dem Lichtquellenträger sichergestellt werden.
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Die Schritte c) und d) können auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, d.h., dass alternativ zuerst der Lichtquellenträger auf den Kühlkörper aufgesetzt wird und dann erst die mindestens eine Durchführung durch das jeweilige Durchgangsloch und in oder durch das jeweilige Loch in dem Lichtquellenträger geschoben wird.
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Es ist ein folgender Schritt e), dass das mindestens eine elektrische Verbindungselement, insbesondere dessen Stiftbereich, mittels eines elektrischen Kontaktelements (Bonddraht oder Aufsteckelement) mit einer Halbleiterlichtquelle direkt oder indirekt (z.B. über eine Leiterbahnstruktur eines Lichtquellenleiters) verbunden wird.
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Es ist ein Schritt f), dass der Treiber, insbesondere dessen Platine, mit dem Klemmbereich des mindestens einen elektrischen Verbindungselements verklemmt wird, insbesondere darin eingesteckt wird.
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In einem weiteren Schritt kann das rückwärtige Treibergehäuseteil z.B. in den Kühlkörper eingesteckt werden, oder umgekehrt, um die Treiberkavität zu bilden.
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Auch kann in einem Schritt der Sockel mit dem rückwärtigen Treibergehäuseteil verbunden werden, z.B. darauf aufgesteckt werden.
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In einem oder mehreren weiteren Schritten kann der mindestens eine Kolben aufgesetzt werden, insbesondere auf den Kühlkörper.
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Die obigen Schritte brauchen nicht in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt zu werden.
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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, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Halbleiterlampe als Explosionsdarstellung in Schrägansicht;
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2 zeigt in Schrägansicht die zusammengesetzte Halbleiterlampe;
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3 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne eine gemeinsame Halterung der Halbleiterlampe;
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4 zeigt die Halterung in einer Ansicht von schräg hinten;
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5 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne die Halterung mit zwei darin einzusetzenden metallischen elektrischen Verbindungselementen;
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6 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten die in die Halterung eingesetzten elektrischen Verbindungselemente;
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7 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht die Halterung mit den elektrischen Verbindungselementen zusammen mit dem Kühlkörper;
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8 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne den Kühlkörper mit der darin eingesetzten Halterung und elektrischen Verbindungselementen;
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9 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne den Kühlkörper mit der darin eingesetzten Halterung und elektrischen Verbindungselementen sowie einem Lichtquellenträger;
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10 zeigt im Schnitt als Explosionsdarstellung in Schrägansicht die in 9 gezeigten Komponenten in einem zusammengesetzten Zustand zusammen mit einem Treiber und einem hinteren Treibergehäuseteil; und
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11 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht die in 10 gezeigten Komponenten im zusammengesetzten Zustand; und
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12 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen Ausschnittaus der fertig zusammengesetzten Halbleiterlampe.
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1 zeigt eine Halbleiterlampe 1 in Form einer Glühlampen-Retrofitlampe als Explosionsdarstellung in einer Ansicht von schräg vorne. Die Halbleiterlampe 1 weist an ihrem rückwärtigen Ende einen metallischen Sockel 2 in Form eines Edison-Sockels auf. Mittels des Sockels 2 kann die Halbleiterlampe 1 zu ihrem Anschluss in eine passende Edisonfassung (o. Abb.) eingeschraubt und dort befestigt werden. Auch lassen sich so an der Fassung bereitgestellte elektrische Versorgungssignale abgreifen. Der Sockel 2 ist auf einen rückwärtigen Endbereich 3 eines schalen- oder becherförmigen hinteren Treibergehäuseteils 4 aufsetzbar. Das hintere Treibergehäuseteil 4 besteht aus elektrisch isolierendem Material, z.B. aus Kunststoff. In das vorderseitig offene Treibergehäuseteil 4 lässt sich ein rückwärtig offener, becherförmiger Kühlkörper 5 aus Aluminium einsetzen. Während sich eine Innenseite 6 des hinteren Treibergehäuseteils 4 nach vorne hin aufweitet, verjüngt sich eine Außenseite des Kühlkörpers 5 an seinem das offene Treibergehäuseteil 4 kontaktierenden Bereich 7 nach hinten. Dadurch kann der Kühlkörper 5 großflächig kraftschlüssig, insbesondere klemmend, in das hintere Treibergehäuseteil 4 eingeschoben werden.
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Das hintere Treibergehäuseteil 4 und der Kühlkörper 5 bilden eine Treiberkavität, in der ein Treiber 8, 9 untergebracht ist. Der Treiber 8, 9 weist eine Treiberplatine 8 mit darauf angebrachten elektronischen Bauelementen 9 auf. Der Treiber 8, 9 dient dazu, an dem Sockel 2 anliegende elektrische Signale in Betriebssignale mehrerer Halbleiterlichtquellen umzuwandeln. Er ist also dem hinteren Treibergehäuseteil 4 und dem Kühlkörper 5 elektrisch zwischengeschaltet. Die Halbleiterlichtquellen sind hier als LEDs 10 in Form von LED-Chips ausgebildet, welche auf einer Vorderseite eines Lichtquellenträgers 11 in Form z.B. eines Keramiksubstrats angeordnet sind. Der Lichtquellenträger 11 liegt mit seiner Rückseite auf einer ebenen vorderseitigen Stirnfläche 12 des Kühlkörpers 5 auf. Sie weist zwei Löcher 13 auf.
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Die LEDs 10 sind von einem kugel- oder birnenförmigen inneren Kolben 14 überwölbt, welcher mit seinem freien Rand auf dem Kühlkörper 5 aufliegt. Der innere Kolben 14 ist lichtstreuend (transluzent oder opak) ausgebildet. Der innere Kolben 14 ist von einem kugel- oder birnenförmigen äußeren Kolben 15 überwölbt, welcher mit seinem freien Rand ebenfalls auf dem Kühlkörper 5 aufliegt, allerdings weiter außen als der innere Kolben 14. Der äußere Kolben 15 mag ebenfalls opak oder transparent sein.
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Beide Kolben 14, 15 bestehen aus lichtdurchlässigem und elektrisch isolierendem Material, z.B. aus Glas oder Kunststoff.
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2 zeigt die Halbleiterlampe 1 in einer zu 1 analogen Ansicht im zusammengebauten Zustand. Von außen sind nur noch der Sockel 2, das hintere Gehäusetreiberteil 4 und der äußere Kolben 15 berührbar, so dass eine ausreichende Berührsicherheit gegeben ist, weil keine stromführenden Teile freiliegen. Der Kühlkörper 5 gibt seine Wärme durch das ausreichend dünne hintere Gehäusetreiberteil 4 ab.
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Eine äußere Form der Halbleiterlampe 1 ähnelt einer Form einer herkömmlichen Glühlampe.
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3 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne eine gemeinsame Halterung 16, die eine rückwärtig offene Schalenform mit einer ringförmigen Seitenwand 17 und einem vorderseitigen Deckelbereich 18 aufweist. Die Seitenwand 17 weist mehrere Längsschlitze 19 auf, so dass sie elastisch nach innen eindrückbar ist. Die Halterung 16 (die auch als „Kontaktgehäuse“ bezeichnet werden kann) besteht aus elektrisch isolierendem, elastisch verformbarem Material, z.B. aus Kunststoff. Von dem Deckelbereich 18 gehen zwei rohrförmige Durchführungen 20 nach vorne ab, die an ihrem vorderen Endbereich außenseitig eine Verjüngung oder Rollierung 21 aufweisen. Die Durchführungen 20 weisen einen zylinderförmigen inneren Kanal 24 auf.
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Wie in 4 in einer Ansicht von schräg hinten gezeigt, sind rückseitig oder innenseitig an dem Deckelbereich 18 die Durchführungen 20 querende Längsnuten 22 eingebracht, die um die Durchführungen 20 bzw. den Kanal 24 herum in eine domartige Vertiefung 23 übergehen.
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5 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne die Halterung 16 mit zwei darin einzusetzenden metallischen elektrischen Verbindungselementen 25, z.B. aus Kupfer. Die elektrischen Verbindungselemente 25 können auch als „Steckkontakte“ bezeichnet werden.
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Die elektrischen Verbindungselemente 25 weisen jeweils einen stiftartigen vorderseitigen Stiftbereich 26 mit einer planen Stirnfläche 27 auf. Die Stiftbereiche 26 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf.
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Die elektrischen Verbindungselemente 25 weisen ferner jeweils rückwärtige, U-förmige Klemmbereiche 28 auf, die zwei elastisch aufziehbare Arme 29 aufweisen. Der Stiftbereich 26 und der Klemmbereich 28 sind über einen Querbereich 30 seitlich zueinander versetzt angeordnet.
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6 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten die in die Halterung 16, genauer gesagt in deren Deckelbereich 18, eingesetzten elektrischen Verbindungselemente 25. Dazu sind die für diesen Zweck ausreichend steifen oder starren Stiftbereiche 26 von hinten durch die rohrförmigen Durchführungen 20 bzw. deren Kanäle 24 bis zum Anschlag eingeschoben worden. Dadurch ragen vorderseitige Endbereiche 31 der Stiftbereiche 26 aus den jeweiligen Durchführungen 20 heraus. Die Vertiefungen 23 erleichtern eine insbesondere auch automatisierte Einführung.
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Der Anschlag wird durch den Querbereich 30 bereitgestellt, welcher in die jeweilige Längsnut 22 eingesetzt ist und so eine gewünschte Drehstellung des elektrischen Verbindungselements 25 bewirkt. Die Klemmbereiche 28 ragen rückwärtig von dem Deckelbereich 18 vor, und zwar mit genau definierter Länge und Winkelausrichtung.
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Die Stiftbereiche 26 können insbesondere klemmend in den rohrförmigen Durchführungen 20 bzw. deren Kanälen 24 gehalten werden. Die elektrischen Verbindungselemente 25 können aber z.B. auch nach Einsatz in die Halterung 16 damit verklebt werden.
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7 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht die Halterung 16 mit den elektrischen Verbindungselementen 25 zusammen mit dem dazu noch beabstandet eingezeichneten Kühlkörper 5.
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Der Kühlkörper 5 ist innenseitig als ein Teil einer Wandung einer Treiberkavität und außenseitig mittels seiner vorderseitigen Stirnfläche 12 als ein Träger für den mit der mindestens einen LED 10 bestückten Lichtquellenträger 11 ausgebildet. Durch die Stirnfläche 12 bzw. den die Stirnfläche 12 bildenden scheibenförmigen Wandungsbereich 32 verlaufen zwei Durchgangslöcher 33, und zwar fluchtend zu den rohrförmigen Durchführungen 20 der Halterung 16.
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Die Stirnfläche 12 bzw. der Wandungsbereich 32 und damit auch die Durchgangslöcher 33 befinden sich an einem sich nach außen (hier: nach vorne) wölbenden Aufnahmebereich 34 für die Halterung 16. Der Aufnahmebereich 34 weist eine um die Stirnfläche umlaufende Stufe 35 auf, welche als Auflagefläche für den Rand des inneren Kolbens 14 dient. Der Aufnahmebereich 34 ist außenseitig von einem nach vorne gerichteten ringnutartigen Graben 36 umgeben, der als Auflagefläche für den Rand des äußeren Kolbens 15 dient. Der Graben 36 ist seitlich von einem umlaufenden, nach vorne vorstehenden Rand 39 umgeben.
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8 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne den Kühlkörper 5 mit der darin eingesetzten Halterung 16 und elektrischen Verbindungselementen 25. Die rohrförmigen Durchführungen 20 sind mit den jeweiligen Stiftbereichen 26 von innen durch die Durchgangslöcher 33 hindurchgeschoben worden, insbesondere so, dass zwischen den Durchführungen 20 und den Durchgangslöchern 33 eine kraftschlüssige Verbindung erreicht wird, z.B. eine Klemmpassung. Der Deckenbereich 18 der Halterung 16 dient als Anschlag gegen den Wandungsbereich 32. Die Seitenwand 17 ist in dem eingesetzten Zustand der Halterung 16 gegen die Innenseite des Aufnahmebereichs 34 eingedrückt und somit mit dem Kühlkörper 5 kraftschlüssig verbunden. Auf eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Durchführungen 20 und den Durchgangslöchern 33 mag also auch verzichtet werden.
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Die Durchführungen 20 ragen mit ihrer Rollierung 21 aus der Stirnfläche 12 heraus, und die Stiftbereiche 26 der elektrischen Verbindungselemente 25 ragen noch weiter vor.
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Der Lichtquellenträger 11 ist hier nun mit nur einer LED 10 in Form eines LED-Chips bestückt.
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9 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne den Kühlkörper 5 mit der darin eingesetzten Halterung 16 und elektrischen Verbindungselementen 25 sowie einem auf der Stirnfläche 12 aufgesetzten Lichtquellenträger 11. Dabei dienen die Rollierungen 21 der Durchführungen 20 einer Fixierung des Lichtquellenträgers 11. Die Durchführungen 20 ragen dazu eng in die Löcher 13, ohne durch die Löcher 13 hindurch zu verlaufen. Die Stiftbereiche 26 der elektrischen Verbindungselemente 25 ragen jedoch auch durch die Löcher 13 hindurch bis vor den Lichtquellenträger 11. Die Löcher 13 sind dazu fluchtend zu einem jeweiligen Durchgangsloch 33 des Kühlkörpers 5 angeordnet.
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Die elektrischen Kontaktierung des Lichtquellenträgers 11 und damit der LED 10 mit den Verbindungselementen 25 geschieht durch elektrisch leitfähige Aufsteckkontakte 37, die auf einen jeweiligen herausragenden Endbereich 31 eines Stiftbereichs 26 der elektrischen Verbindungselemente 25 aufgesteckt wird, insbesondere kraftschlüssig. Ein Aufsteckkontakt 37 wird dazu bis zum Aufsetzen auf dem Lichtquellenträger 11 bewegt, insbesondere bis zu einer Kontaktierung einer Leiterbahnstruktur (o. Abb.) des Lichtquellenträgers 11.
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Alternativ mag die elektrische Kontaktierung mittels eines einerseits an einem jeweiligen herausragenden Endbereich 31 und andererseits an dem Lichtquellenträger 11 oder direkt an der LED 10 angebrachten Bonddrahts erreicht werden (o. Abb.).
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10 zeigt im Schnitt als Explosionsdarstellung in Schrägansicht die in 9 gezeigten Komponenten in einem zusammengesetzten Zustand zusammen mit dem Treiber 8, 9 und dem hinteren Treibergehäuseteil 4. Zum Zusammensetzen der gezeigten Bauteile wird der Kühlkörper 5 in das hintere Treibergehäuseteil 4 eingesetzt, so dass der kontaktierende Bereich 7 (der auch als äußere Kontaktfläche bezeichenbar ist) flächig an der Innenseite 6 des hinteren Treibergehäuseteils 3 anliegt.
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Zuvor wird noch die Treiberplatine 8 klemmend in die Klemmbereiche 28 der elektrischen Verbindungselemente 25 eingesteckt. Zur genauen Positionierung helfen randseitige Kerben 40 in der Treiberplatine 8, welche auf Anschlag mit den Klemmbereichen 28 gebracht werden und einen seitlichen Versatz der Treiberplatine 8 in Bezug auf die Klemmbereiche 28 verhindern. Die Klemmbereiche 28 kontaktieren dann einen jeweiligen Leiterbahnabschnitt der Treiberplatine 8. Folglich werden insgesamt zwei Strompfade von der Treiberplatine 8 über ein jeweiliges elektrisches Verbindungselement 25 und über einen jeweiligen Aufsteckkontakt 37 zu dem Lichtquellenträger 11 und damit zu der mindestens einen LED 10 bereitgestellt.
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11 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht die in 10 gezeigten Komponenten im zusammengesetzten Zustand. Lediglich die Aufsteckkontakt 37 sind nicht gezeigt. Die Innenseite 6 des hinteren Treibergehäuseteils 3 steht im zusammengesetzten Zustand über den kontaktierenden Bereich 7 des Kühlkörpers 5 nach vorne vor. Auch ragt durch den rückwärtigen Endbereich 3 des hinteren Treibergehäuseteils 4 ein mit einem elektronischen Bauteil 9 verbundener Kontaktstift 38 hervor.
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12 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht die fertig zusammengesetzte Halbleiterlampe 1. Zusätzlich zu den in 10 gezeigten Komponenten (und den Aufsteckkontakten 37) ist nun der Sockel 2 auf den rückwärtigen Endbereich 3 des hinteren Treibergehäuseteils 4 aufgezogen worden. Er ist dort z.B. mittels einer kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindung befestigt. Der Kontaktstift 38 kontaktiert einen Zentralkontakt 41 des Sockels 2.
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Der innere Kolben 14 sitzt mit seinem freien Rand auf der Stufe 35 auf und ist mit dieser z.B. verklebt. Der äußere Kolben 15 sitzt mit seinem freien Rand auf einem Boden des Grabens 36 auf und ist dort z.B. formschlüssig vergossen oder verklebt. Der Kolben 15 läuft so eng an dem vorstehenden Rand 39 des Grabens 36 entlang, dass der Kühlkörper 5 nicht berührbar ist.
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Der Kühlkörper 5 bildet zusammen mit dem hinteren Treibergehäuseteil 4 eine Treiberkavität 42.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halbleiterlampe
- 2
- Sockel
- 3
- Rückwärtiger Endbereich des hinteren Treibergehäuseteils
- 4
- Hinteres Treibergehäuseteil
- 5
- Kühlkörper
- 6
- Innenseite des hinteren Treibergehäuseteils
- 7
- Kontaktierender Bereich des Kühlkörpers
- 8
- Treiberplatine
- 9
- Elektronisches Bauelement
- 10
- LED
- 11
- Lichtquellenträger
- 12
- Stirnfläche des Kühlkörpers
- 13
- Loch des Lichtquellenträgers
- 14
- Innerer Kolben
- 15
- Äußerer Kolben
- 16
- Halterung
- 17
- Ringförmige Seitenwand der Halterung
- 18
- Deckelbereich der Halterung
- 19
- Längsschlitz
- 20
- Rohrförmige Durchführung
- 21
- Rollierung
- 22
- Längsnut
- 23
- Vertiefung
- 24
- Innerer Kanal
- 25
- Elektrisches Verbindungselement
- 26
- Stiftbereich des elektrischen Verbindungselements
- 27
- Stirnfläche des Stiftbereichs
- 28
- Klemmbereich des elektrischen Verbindungselements
- 29
- Arm des Klemmbereichs
- 30
- Querbereich des elektrischen Verbindungselements
- 31
- Vorderseitiger Endbereich des Stiftbereichs
- 32
- Wandungsbereich
- 33
- Durchgangsloch
- 34
- Aufnahmebereich
- 35
- Stufe
- 36
- Graben
- 37
- Aufsteckkontakt
- 38
- Kontaktstift
- 39
- Vorstehender Rand
- 40
- Kerbe in der Treiberplatine
- 41
- Zentralkontakt des Sockels
- 42
- Treiberkavität
