DE102015205030A1

DE102015205030A1 - Halbleiterlampe

Info

Publication number: DE102015205030A1
Application number: DE102015205030.0A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rieder; Shaozhu Yang
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-09-22
Also published as: EP3271650B1; US10502370B2; WO2016146330A1; CN107407478A; US20180112836A1; EP3271650A1

Abstract

Halbleiterlampe (1), aufweisend ein geradliniges lichtdurchlässiges Rohr (2), dessen offene Stirnflächen (3) mittels jeweiliger Endkappen (4) verschließbar sind, welche Endkappen (4) mit dem Rohr (2) zusammengesteckt sind, eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (17) bestückte Leiterplatte (16), die in dem Rohr (2) untergebracht ist und von zumindest einer der Endkappen (4) kontaktiert wird, wobei die beiden Endkappen (4) mittels eines in dem Rohr (2) verlaufenden Verbindungselements (18) mechanisch miteinander verbunden sind, zumindest eine der Endkappen (4) gegenüber dem Rohr (2; 54) mit einem Spiel (d) längsverschieblich angeordnet ist und eine Wärmeausdehnung des Verbindungselements (18) in einer Längsrichtung (L) des Rohrs (2) geringer ist als eine Wärmeausdehnung des Rohrs (2) und wobei das Verbindungselement (18) mit zumindest einer der Endkappen (4) verrastet ist. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf Retrofit- oder Ersatzlampen für herkömmliche längliche Lampen, z.B. Leuchtstofflampen und Röhrenlampen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterlampe, aufweisend ein geradliniges lichtdurchlässiges Rohr, dessen offene Stirnflächen mittels jeweiliger Endkappen verschließbar sind, und eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückte Leiterplatte, die in dem Rohr untergebracht ist und von zumindest einer Endkappe elektrisch kontaktiert wird. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf Retrofit- oder Ersatzlampen für herkömmliche längliche Lampen, z.B. Leuchtstofflampen und Röhrenlampen.
Bei betreffenden Halbleiterlampen wird häufig ein Kunststoffrohr als Kolben verwendet. Auf die offenen Stirnflächen werden die Endkappen üblicherweise fest aufgesetzt, um ein Abziehen zu verhindern und ggf. eine Luftdichtigkeit herzustellen. Dabei ist es nachteilig, dass sich das Kunststoffrohr bei einer Temperaturänderung in Längsrichtung des Rohrs im Vergleich zu einem Glasrohr stark ausdehnt (elongiert oder kontrahiert), so dass sich auch die Länge der Halbleiterlampe entsprechend ändert.
US 2010/0008085 A1 offenbart ein Verfahren zur Bildung eines LED-basierten Lichts zum Ersetzen einer herkömmlichen Leuchtstofflampe in einem Leuchtstoff-Beleuchtungskörper, das umfasst: Formen eines länglichen Blechs aus einem hochgradig wärmeleitenden Material, um einen Kühlkörper zu bilden. Das Formen des Kühlkörpers ermöglicht ein Bilden des Kühlkörpers, um Abdeck- und Endkappen-Befestigungsstrukturen, Montageflächen für LEDs in verschiedenen Winkeln und ein hohes Oberflächen-zu-Breite-Verhältnis zur Wärmeabfuhr zu definieren.
WO 2014/001474 A1 betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse untergebrachten elektronischen Baugruppe, wobei sie ferner an zumindest einer Seite der elektronischen Baugruppe mindestens einen Stellmechanismus aufweist und der Stellmechanismus in Wirkverbindung mit der elektronischen Baugruppe steht und von außerhalb des Gehäuses betätigt werden kann, so dass die elektronische Baugruppe gespannt im Gehäuse gehalten wird.
EP 2 395 278 A2 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lichtquelleneinheit umfasst, welche in einer Längsrichtung angeordnet lichtemittierende Einheiten aufweist. Ein transparentes Abdeckelement, das in einer im Wesentlichen geraden Rohrform ausgebildet ist und Öffnungen an beiden Enden aufweist, ist zur Aufnahme der Lichtquelleneinheit in der Längsrichtung ausgebildet. Das Abdeckelement weist einen höheren Wärmeausdehnungs-Koeffizienten auf als die Lichtquelleneinheit. Endplattenelemente sind an den beiden Enden der Lichtquelleneinheit befestigt und verschließen die Öffnungen an den beiden Enden des Abdeckelements.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Halbleiterlampe der betreffenden Art bereitzustellen, die unter Temperaturänderungen eine nur geringe Längenänderung erfährt und besonders einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleiterlampe, aufweisend ein geradliniges lichtdurchlässiges Rohr, dessen offene Stirnflächen mittels jeweiliger Endkappen, die mit dem Rohr zusammengesteckt sind, verschließbar sind, und eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückte Leiterplatte, die in dem Rohr untergebracht ist und die von zumindest einer der beiden Endkappen elektrisch kontaktiert wird, wobei die beiden Endkappen mittels eines in dem Rohr verlaufenden Verbindungselements mechanisch miteinander verbunden sind, zumindest eine der Endkappen gegenüber dem Rohr mit einem Spiel längsverschieblich angeordnet ist und eine Wärmeausdehnung des Verbindungselements in einer Längsrichtung des Rohrs geringer ist als eine Wärmeausdehnung des Rohrs und wobei das Verbindungselement mit zumindest einer der Endkappen verrastet ist.
Durch die Verrastung ergibt sich der Vorteil, dass die Halbleiterlampe durch einfaches Zusammenstecken bzw. eine einfache Steckbewegung zusammensetzbar ist. Auf ein aufwändiges Verschrauben kann verzichtet werden. Auch kann so auf eine Verwendung eines Klebers verzichtet werden, da dieser dazu tendiert, in das Rohr auszudünsten und ggf. lichterzeugende oder elektronische Komponenten zu schädigen. Darüber hinaus ist eine Rastverbindung durch vergleichsweise einfach herstellbare Komponenten umsetzbar.
Die Befestigung der Endkappen an dem Verbindungselement bei gleichzeitiger Längsverschiebbarkeit der Rohrs gegenüber zumindest einer der Endkappen bewirkt zudem den Vorteil, dass eine thermische Längenänderung der Halbleiterlampe durch die Längenänderung des Verbindungselements bestimmt ist und nicht durch die Längenänderung des Rohrs. Da die Wärmeausdehnung des Verbindungselements in einer Längsrichtung des Rohrs geringer ist als die Wärmeausdehnung des Rohrs, ist diese Längenänderung geringer als bei einem fest mit den Endkappen befestigtem Rohr. Das Rohr mag gegenüber beiden Endkappen längsverschieblich sein oder mag nur gegenüber einer der Endkappen längsverschieblich sein.
Das lichtdurchlässige Rohr kann ein transparentes und/oder ein diffuses Rohr sein. Das Rohr kann insbesondere eine hohlzylindrische Grundform mit z.B. einer kreisrunden Querschnittsform aufweisen. Das Rohr kann auch als ein rohrförmiger Kolben, Rohrkolben oder Kolbenrohr bezeichnet werden.
Die Endkappen können auch als Sockel, Endstücke oder Verschlussstücke bezeichnet werden oder dienen. Insbesondere dienen beide Endkappen einer Befestigung der Halbleiterlampe in einer entsprechenden Fassung. Dabei kann in einer Variante nur eine der Endkappen auch einer elektrischen Kontaktierung dienen. Alternativ können beide Endkappen auch einer elektrischen Kontaktierung dienen. Zur elektrischen Kontaktierung können beispielsweise elektrisch leitfähige Kontaktstifte vorgesehen sein, z.B. für Bipin-Anschlüsse.
Ein Treiber zur Umwandlung von über mindestens eine Endkappe eingespeisten elektrischen Signalen in Betriebssignale zum Betreiben der mindestens einen Halbleiterquelle kann in mindestens einer der Endkappen untergebracht sein. Der Treiber mag nur in einer Endkappe angeordnet sein, auf beide Endkappen aufgeteilt sein und/oder zumindest teilweise auf der mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestückten Leiterplatte angeordnet sein. Der Treiber oder ein Teil davon mag ein oder mehrere auf einer eigenen Leiterplatte ("Treiberplatine") angeordnete Treiberbausteine aufweisen. Weist eine Endkappe den Treiber oder einen Teil des Treibers auf, so kann das die elektrischen Kontakte aufweisende Teil dieser Endkappe auch als "Endkappen-Kontaktteil" bezeichnet werden. Die Endkappe weist dann insbesondere das Endkappen-Kontaktteil und den daran befestigten Treiber auf.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Verbindungselement direkt mit dem Endkappen-Kontaktteil mindestens einer Endkappe verbunden ist. Es ist auch eine Weiterbildung, dass das Verbindungselement mit dem Treiber (oder einem Teil davon) mindestens einer Endkappe verbunden ist, also nur indirekt über diesen Treiber mit dem Endkappen-Kontaktteil.
Dass die Endkappen mit dem Rohr zusammengesteckt sind, kann bedeuten, dass die Endkappen (nach innen) in das Rohr eingesteckt sind und/oder dass die Endkappen (von außen) auf das Rohr aufgesteckt sind. Das Zusammenstecken umfasst insbesondere, dass die Endkappen diese zumindest teilweise in das Rohr eingesteckt und/oder auf das Rohr aufgesteckt sind.
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 gehausten 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 mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestückte Leiterplatte kann eine flexible oder starre bandförmige Leiterplatte sein. Sie kann dann auch als ein "Leuchtband" bezeichnet werden. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle kann beispielsweise als eine in Erstreckungsrichtung der Leiterplatte ausgerichtete Reihe von LEDs vorliegen, z.B. von LED-Chips.
Dass die Leiterplatte von den beiden Endkappen kontaktiert wird, umfasst insbesondere eine mechanische Kontaktierung, und für zumindest eine der beiden Endkappen auch elektrische Kontaktierung. Die Kontaktierung kann direkt oder indirekt (z.B. über einen Treiber oder einen Teil davon) umgesetzt sein.
Dass zumindest eine der Endkappen gegenüber dem Rohr mit einem Spiel längsverschieblich abgeordnet ist, kann umfassen, dass – zumindest für einen vorgegebenen Temperaturbereich wie zwischen –20°C und +70°C, 0°C und 50°C usw. – das Rohr in Längsrichtung ein Spiel bzw. einen möglichen Verschiebungsweg gegenüber mindestens einer der Endkappen aufweist, insbesondere gegenüber beiden Endkappen.
Die Endkappe kann zusätzlich zu einer Verrastung mit dem Verbindungselement auch verklebt und/oder verklemmt usw. sein. Die Verrastung kann grundsätzlich lösbar oder (ohne Zerstörung der Halbleiterlampe) unlösbar sein.
Dass das Verbindungselement mit zumindest einer der Endkappen verrastet ist, kann umfassen, dass die Endkappe mindestens einen Rastvorsprung aufweist, der in mindestens eine Rastaufnahme des Verbindungselements eingreift, und/oder, dass das Verbindungselement mindestens einen Rastvorsprung aufweist, der in mindestens eine Rastaufnahme der Endkappe eingreift.
Darunter ist es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, dass das Verbindungselement mindestens eine Rastaussparung aufweist, die rastend in Eingriff mit mindestens einem Rastvorsprung einer jeweiligen Endkappe bringbar ist, da sich dies meist einfacher umsetzen lässt als die umgekehrte Anordnung. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Verbindungselement flach ist, z.B. ein Blechstreifen ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Verbindungselement ein bandförmiges, metallisches Verbindungselement ist. Ein solches ist besonders einfach herstellbar und in das Rohr einbringbar sowie robust. Metall weist einen merklich geringeren Wärmeausdehnungs-Koeffizienten α auf als z.B. Kunststoff, so dass eine geringere Längenausdehnung als bei einer nicht-beweglichen Befestigung des Rohrs an den Endkappen ermöglicht wird. Beispielsweise liegt der Wärmeausdehnungs-Koeffizient für Stahl bei ca. α = 12·10^–6/K, für Aluminium bei ca. 24·10^–6/K, für Polycarbonat (PC) bei ca. 70·10^–6/K, für Polyamid (PA) bei ca. 110·10^–6/K, für Polyvinylchlorid (PVC) bei ca. 80·10^–6/K und für Polymethylmethacrylat (PMMA) bei ca. 80·10^–6/K.
Das Verbindungselement kann z.B. ein Aluminiumband oder ein Stahlband oder ein aus einem Stahlband gefertigtes Element sein. Das Band kann auch als Profil oder als Streifen bezeichnet werden. Die Rastaufnahme des Verbindungselements kann insbesondere in diesem Fall eine durchgehende Rastaussparung sein, weil sich diese besonders einfach einbringen lässt und insbesondere bei dünnen Bändern eine ausreichende Tiefe zum Eingriff eines Rastvorsprungs bereitstellt.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Verbindungselement zur Verrastung mit einer jeweiligen Endkappe mindestens einen Umschlagsbereich oder Umschlag aufweist, der eine Raufaufnahme, insbesondere Rastaussparung, aufweist. Dadurch wird eine Materialverstärkung im Bereich der Raufaufnahme bereitgestellt, welche auch eine größere Tiefe der Raufaufnahme für ein besonders sicheres Halten der zugehörigen Rastkappe ermöglicht. Der Umschlagsbereich oder Umschlag befindet sich an einem oder an beiden Endabschnitten des Verbindungselements und ist besonders einfach herstellbar. An dem Umschlagsbereich liegen also mindestens zwei Lagen – z.B. eines Metallbands – aufeinander, wobei die Raufaufnahme durch Einbringen einer Aussparung in mindestens eine Lage gebildet ist. Bei Einbringung in mehrere Lagen liegen die jeweiligen Aussparungen übereinander.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass das Verbindungselement zur Verrastung mit einer jeweiligen Endkappe mindestens eine Rastaussparung aufweist, an die sich in Richtung einer nächstgelegenen offenen Stirnfläche ein rampenartig nach innen vorstehender Bereich (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Sicherungsbereich" bezeichnet) anschließt. Dies ermöglicht ein Gleiten des Rastvorsprungs über den Sicherungsbereich in die Rastaussparung, die sich in Steckrichtung (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch Aufsatzrichtung, Einsteckrichtung oder Aufsteckrichtung bezeichnet) der Endkappe hinter dem Sicherungsbereich befindet, und stellt für den eingeglittenen Rastvorsprung ein zusätzliches Verrastungselement dar. So wird ein Abziehen der Endkappe aus dem Rohr besonders sicher verhindert.
Es ist noch eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass das Verbindungselement zur Verrastung mit einer jeweiligen Endkappe mindestens eine Rastaussparung aufweist, aus der ein Materialbereich in Richtung einer nächstgelegenen offenen Stirnfläche umgeschlagen ist. Hierdurch wird eine Materialverstärkung des Verbindungselements erreicht, die ein Lösen der Rastverbindung zwischen der zugeordneten Endkappe und dem Verbindungselement erschwert.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Leiterplatte flächig auf dem Verbindungselement aufliegt. Dadurch kann das Verbindungselement, insbesondere falls es aus einem gut wärmeleitfähigen Material wie Metall besteht, auch als Wärmesenke für die Leiterplatte und damit für die an der Leiterplatte befindliche mindestens eine Halbleiter-Lichtquelle dienen.
Zur Herstellung eines besonders geringen Wärmewiderstands zwischen der Leiterplatte und dem Verbindungselement kann die Leiterplatte fest an dem Verbindungselement befestigt sein, z.B. damit verklebt sein, beispielsweise mittels eines doppelseitigen Klebebands, einer Wärmeleitpaste usw. Die Leiterplatte kann zusätzlich oder alternativ mit dem Verbindungselement verschraubt, vernietet, verklemmt, verklammert usw. sein.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Leiterplatte locker auf dem Verbindungselement aufliegt. Dadurch können sich die Leiterplatte und das Verbindungselement gegeneinander verschieben, so dass eine Spannungseinbringung in die Leiterplatte aufgrund eines thermischen Mismatches verringert oder sogar verhindert werden kann. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich die Längenausdehnungs-Koeffizienten von Leiterplatte und Verbindungselement merklich unterscheiden.
Es ist aber auch möglich, dass die Leiterplatte und das Verbindungselement voneinander beabstandet sind, sich also nicht oder zumindest nicht großflächig (sondern z.B. nur punktuell) berühren. Dadurch kann eine gegenseitige mechanische Beeinflussung besonders effektiv verhindert werden.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Leiterplatte direkt mit dem Endkappen-Kontaktteil mindestens einer Endkappe verbunden ist. Es ist auch eine Weiterbildung, dass die Leiterplatte mit dem Treiber (oder Teil davon) mindestens einer Endkappe verbunden ist, also nur indirekt über diesen Treiber mit dem Endkappen-Kontaktteil.
Es ist auch eine Weiterbildung, dass die Leiterplatte mittels eines elektrischen Steckkontakts mit mindestens einer Endkappe (d.h., mit dessen Endkappen-Kontaktteil oder Treiber) verbunden ist, wobei der Steckkontakt gegen sein Steckkontakt-Gegenelement unter Beibehaltung eines elektrischen Kontakts verschieblich ist. Dies ist besonders vorteilhaft, falls sich die Längenausdehnungs-Koeffizienten von Leiterplatte und Verbindungselement merklich unterscheiden. Beispielsweise kann der Steckkontakt an der Leiterplatte befestigt sein. Das Steckkontakt-Gegenelement kann z.B. die Treiberplatine selbst oder ein auf der Treiberplatine angebrachtes Steckkontakt-Gegenelement sein. Das Steckkontakt-Gegenelement mag auch klemmend wirken.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Verbindungselement in die Leiterplatte integriert ist. Dies ermöglicht einen besonders kompakten und einfach montierbaren inneren Aufbau der Halbleiterlampe. Beispielsweise mag das Verbindungselement einen Metallstreifen oder ein Metallband aufweisen, der wie z.B. oben beschrieben ausgebildet ist, wobei an zumindest einer Flachseite davon mindestens eine Halbleiter-Lichtquelle angeordnet ist. Zur elektrischen Isolierung gegen das – z.B. elektrisch leitfähige – Verbindungselement mag die mindestens eine Halbleiter-Lichtquelle selbst bereits unterseitig (d.h. an ihrer Auflagefläche) elektrisch isoliert sein und/oder es mag eine elektrische Isolierschicht zwischen dem Verbindungselement und der mindestens einen Halbleiter-Lichtquelle vorhanden sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Rohr ein Kunststoffrohr ist. Ein Kunststoffrohr ist preiswert herstellbar und splittert üblicherweise nicht. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft auf diese Ausgestaltung anwendbar, da die üblicherweise verwendeten Kunststoffrohre einen problematisch hohen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten im Bereich ab typischerweise ca. 70·10^–6/K aufweisen. Der Kunststoff kann z.B. PC, PA, PVC, PMMA usw. aufweisen. Er kann transparent oder diffus streuend sein.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Rohr innenseitig als eine Linearführung für die Leiterplatte und/oder für das Verbindungselement ausgebildet ist. Dadurch wird eine genaue Positionierung der Leiterplatte und/oder des Verbindungselements in dem Rohr ermöglicht, ohne eine einfache Einführung in Längsrichtung (z.B. ein Einschieben oder Einstecken) zu verhindern. Die Linearführung verhindert insbesondere eine freie Beweglichkeit senkrecht zu der Längsrichtung. Die Linearführung kann insbesondere als ein Anschlag gegen eine Bewegung senkrecht zu der Längsrichtung dienen und damit in diese Richtung eine formschlüssige Halterung bereitstellen.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass das Rohr nach innen ragende Vorsprünge aufweist, welche die Leiterplatte senkrecht zur Längsrichtung an dem Rohr halten. Eine solche Ausgestaltung ist besonders einfach umsetzbar. Diese Vorsprünge können beispielsweise als Schienen oder Noppen ausgebildet sein. Sie können einstückig mit dem restlichen Rohr hergestellt worden sein, z.B. mittels eines Spritzgussverfahrens. Sie können alternativ nachträglich eingebracht worden sein, z.B. durch Ankleben oder auch durch Umformen des Rohrs.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass das Verbindungselement in einem zwischen der Leiterplatte und dem Rohr gebildeten Hohlraum angeordnet ist. Dadurch kann die Leiterplatte als Deckel des Hohlraums wirken und die Leiterplatte darin halten. So ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Leiterplatte eine Biegung des Verbindungselements verhindern kann, da sie als Anschlag dagegen wirkt.
Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass das Rohr innenseitig mit einer Aufnahme für das Verbindungselement ausgerüstet ist, die das Verbindungselement in einer Querrichtung formschlüssig hält. Dies ermöglicht eine noch weiter verbesserte Positionierungsgenauigkeit des Verbindungselements.
Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlampe eine Ersatzlampe oder Retrofitlampe ist. Sie weist dazu zumindest ungefähr den Formfaktor der zu ersetzenden, herkömmlichen rohrförmigen Lampen (z.B. von Leuchtstofflampen oder Röhrenlampen) auf. Insbesondere passt sie in für die herkömmlichen Lampen vorgesehenen Fassungen.
Beispielsweise kann die Halbleiterlampe eine Retrofitlampe zum Ersatz von Leuchtstofflampen vom T-Typ, z.B. vom Typ T5 oder T8, sein. Die Endkappen weisen dann insbesondere den Formfaktor von G5- bzw. G13-Sockeln auf, beispielsweise durch ein Vorhandensein von zwei Kontaktstiften. Das Rohr kann dann insbesondere einen Durchmesser wie die Kolben der herkömmlichen Leuchtstofflampen aufweisen.
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 von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer Halbleiterlampe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen weiteren Ausschnitt der Halbleiterlampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt in Schrägansicht einen Ausschnitt aus einem Verbindungselement der Halbleiterlampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 zeigt die Halbleiterlampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Querschnittsansicht;
5 zeigt in Schrägansicht einen Ausschnitt aus einem Verbindungselement einer Halbleiterlampe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen Ausschnitt der Halbleiterlampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 zeigt in Schrägansicht einen Ausschnitt aus einem Verbindungselement einer Halbleiterlampe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
8 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen Ausschnitt der Halbleiterlampe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
9 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht eine Halbleiterlampe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
10 zeigt die Halbleiterlampe gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel in Querschnittsansicht.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen endseitigen Abschnitt einer Halbleiterlampe 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 zeigt die Halbleiterlampe 1 ausschnittsweise als Schnittdarstellung in Schrägansicht.
Die als Retrofitlampe, z.B. zum Ersatz einer T8-Leuchtstofflampe, vorgesehene Halbleiterlampe 1 weist ein geradliniges lichtdurchlässiges Rohr 2 mit einer hohlzylindrischen Grundform aus transparentem oder opakem Kunststoff auf. Das Rohr 2 weist z.B. beidseitig offene Stirnflächen 3 auf, die mittels jeweiliger Endkappen 4 verschließbar sind.
Dazu weisen die Endkappen 4 eine in Richtung des Rohrs 2 offene hohlzylindrische Form auf, so dass sie bis zu einer vorgegebenen maximalen Eindringtiefe in das Rohr 2 einsteckbar sind, z.B. nach Art eines Stopfens. Die maximale Eindringtiefe ist hier durch eine mantelseitige, ringförmige äußere Erhebung 5 vorgegeben, für die das Rohr 2 als Anschlag dient. Jedoch sollten die Endkappen 4 nicht maximal in das Rohr 2 eingesteckt sein, um ein longitudinales Spiel d in einer Längsrichtung L des Rohrs 2 zu belassen. Die Endkappen 4 passen radial eng oder mit einem nur geringen radialen Spiel in das Rohr 2.
In dem Innenraum der gezeigten Endkappe 4 ist ein Treiber 6 untergebracht, der eine Treiberplatine 7 aufweist, die mit mehreren Treiberbausteinen 8 bestückt ist. Durch eine dem Rohr 2 abgewandte Stirnfläche 10 der Endkappe 4 führen zwei elektrisch leitfähige Kontaktstifte 11, die elektrisch mit dem Treiber 6 verbunden sind (z.B. über einen Kontaktstreifen 12) und über die elektrische Versorgungssignale einspeisbar sind. Der Treiber 6 wandelt die elektrischen Versorgungssignale in elektrische Betriebssignale für Halbleiter-Lichtquellen in Form z.B. von LEDs 17 um.
Die Treiberplatine 7 ist in einen elektrischen Steckkontakt 15 längsverschieblich eingesteckt und kontaktiert diesen elektrisch. Der elektrische Steckkontakt 15 ist an einer Oberseite einer bandförmigen Leiterplatte 16 angeordnet, die auch mit mehreren in Reihe entlang der Längsrichtung L angeordneten LEDs 17 bestückt ist. Der Steckkontakt 15 ist gegen die Treiberplatine 7 unter Beibehaltung eines elektrischen Kontakts verschieblich, was zur Verhinderung von Spannungen in der Leiterplatte 16 besonders vorteilhaft ist.
Die Leiterplatte 16 liegt mit ihrer Unterseite locker auf einem bandförmigen Verbindungselement in Form eines Stahlbands 18 auf. Das Stahlband 18 ist an einem Ende mit der Endkappe 4 verrastet, und zwar hier mit einem die Kontaktstifte 11 aufweisenden Endkappen-Kontaktteil 19. Die Endkappe 4 kann also auch als ein System aus dem Endkappen-Kontaktteil 19 und dem Treiber 6 angesehen werden.
Der Verrastmechanismus umfasst einen mantelseitig nach außen vorstehenden Rastvorsprung 20 der Endkappe 4, der in einer Einsteckrichtung E der Endkappe 4 in das Rohr 2 eine Schräge aufweist. An der dem Rohr 2 abgewandten Seite des Rastvorsprungs 20 weist die Endkappe 4 zudem einen in die äußere Mantelfläche der Endkappe 4 eingebrachten Rücksprung 21 auf.
Das Stahlband 18 weist als Rastgegenmittel eine Rastaussparung 22 zum Eingriff mit dem Rastvorsprung 20 auf. Das Stahlband weist ferner einen nach innen gerichteten Vorsprung in Form eines Umschlags 23 zur Unterbringung in dem Rücksprung 21 auf.
Die gezeigte Endkappe 4 ist über das Stahlband 4 mit einer die andere Stirnfläche der Rohrs 2 verschließenden Endkappe (o. Abb.) mechanisch fest verbunden. Die Verbindung der beiden Endkappen 4 kann in Längsrichtung L spielfrei sein oder mag ein nur geringes Spiel aufweisen. Die beiden Endkappen 4 können gleich geformt sein. Aufgrund der mechanisch festen Verbindung der beiden Endkappen 4 miteinander über das Stahlband 18 sowie aufgrund des vorhandenen Spiels d ist das Rohr 2 in Längsrichtung L (in und gegen die Einsteckrichtung E) gegen die Endkappen 4 (längs)verschieblich angeordnet.
Eine temperaturabhängige Längenänderung der Halbleiterlampe 1 als solcher wird im Wesentlichen durch die vergleichsweise geringe Längenänderung des Stahlbands 18 bestimmt. Da der Längsausdehnung-Koeffizient des Stahls des Stahlbands 18 erheblich geringer ist als derjenige des Kunststoffs des Rohrs 2, wird bei einer Erwärmung das Spiel d geringer und bei einer Abkühlung größer. Daher wird eine Längenausdehnung des Rohrs 2 durch eine Änderung des Spiels d ausgeglichen. Die Größe des Spiels d lässt sich einfach unter Kenntnis der Längsausdehnung-Koeffizienten des Stahlbands 18 und des Kunststoff-Rohrs 2 sowie des gewünschten Temperaturbereichs (z.B. von –20°C bis 70°C, von 0°C bis 50°C o.ä.) festlegen.
3 zeigt einen endseitigen Ausschnitt aus dem Verbindungselement 18. Das Verbindungselement 18 weist endseitig den Umschlagsbereich 23 auf, der z.B. durch Biegen eines ebenen Stahlbands um 180° erreicht worden ist. Der Umschlagsbereich 23 weist zwei aufeinanderliegende Lagen 23a und 23b auf, in die deckungsgleich jeweilige Aussparungen eingebracht worden sind, um zusammen die Rastaussparung 22 zu bilden.
4 zeigt die Halbleiterlampe 1 in Querschnittsansicht durch das Rohr 2 auf Höhe einer LED 17. Das Rohr 2 ist innenseitig als eine Linearführung für die Leiterplatte 16 und für das Stahlband 18 ausgebildet. Dazu weist das Rohr 2 nach innen ragende Vorsprünge 24 auf, welche die Leiterplatte 16 senkrecht zur der Längsrichtung L an dem Rohr 2 halten. Die Vorsprünge 24 können sich über eine größere Länge oder sogar über die ganze Länge des Rohrs 2 erstrecken, oder es können z.B. mehrere in Längsrichtung L beabstandete Vorsprünge 24 vorhanden sein.
Die Leiterplatte 16 und das Rohr 2 bilden zusammen einen Hohlraum 25, in dem das Stahlband 18 angeordnet ist. Dabei liegt das Stahlband 18 in einer nutartigen Aufnahme 26 und wird von der Leiterplatte 16 darin gehalten. Dies weist den Vorteil auf, dass das Stahlband 18 durch die Leiterplatte 16 daran gehindert wird, sich zu biegen und dadurch beispielsweise seine Soll-Länge zu ändern.
5 zeigt in Schrägansicht einen Ausschnitt aus einem als Verbindungselement dienenden Stahlband 32 einer Halbleiterlampe 31, die auch die Endkappe 4, die Leiterplatte 16 und das Rohr 2 aufweist. Das Stahlband 32 weist in seinem Endbereich ebenfalls eine Rastaussparung 33 zum Eingriff mit dem Rastvorsprung 20 der Endkappe 4 auf, wie in 6 gezeigt.
An die Rastaussparung 32 schließt sich in Richtung der offenen Stirnfläche (hier: gegen die Einsteckrichtung E der Endkappe 4) ein rampenartig nach innen hochstehender Sicherungsbereich 34 an. Der Sicherungsbereich 34 ist in dem Rücksprung 21 der Endkappe 4 angeordnet. Der Rastvorsprung 20 kann beim Einstecken der Endkappe 4 über den Sicherungsbereich 34 hinweg eingleiten, wird aber danach von diesem am Herausgleiten gehindert.
7 zeigt in Schrägansicht einen Ausschnitt aus einem als Verbindungselement dienenden Stahlband 42 einer Halbleiterlampe 41. Das Stahlband 42 weist in seinem Endbereich ebenfalls eine Rastaussparung 43 zum Eingriff mit dem Rastvorsprung 20 der Endkappe 4 der Halbleiterlampe 41 auf, wie in 8 gezeigt. Jedoch ist aus der Rastaussparung 43 nun ein Materialbereich 44 in Richtung einer nächsten offene Stirnfläche des Rohrs 2 (hier: gegen die Einsteckrichtung E der Endkappe 4) umgeschlagen. Der Materialbereich 44 ist in dem Rücksprung 21 der Endkappe 4 angeordnet.
9 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen Ausschnitt aus einer Halbleiterlampe 51. Die Halbleiterlampe 51 weist im Gegensatz zu den Halbleiterlampen 1, 31 und 41 ein metallisches Verbindungselement auf, das in eine Leiterplatte 52 integriert ist und z.B. als ein Kern davon dienen kann. Zum Eingriff mit dem Rastvorsprung 20 ist nun eine einfache Rastaussparung 53 vorgesehen.
10 zeigt die Halbleiterlampe 51 in Querschnittsansicht durch eine LED 17. Ein Rohr 54 der Halbleiterlampe 51 ist an der Rückseite der Leiterplatte 52 abgeflacht, um einen Spalt zwischen einer Rückseite der Leiterplatte 52 und dem Rohr 54 zu vermeiden, um einen verbesserten Wärmeübertrag von der Leiterplatte 52 auf das Rohr 54 zu ermöglichen.
Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Halbleiterlampen 1, 31, 41 und 51 können besonders einfach zusammengesetzt werden, indem die Leiterplatte und das (ggf. darin integrierte) Metallband in das Rohr eingeschoben werden und dann zumindest eine Endkappe in das Rohr eingesteckt wird. Durch den Einsteckvorgang wird die Endkappe vorteilhafterweise auch mit dem Metallband verrastet und in den elektrischen Steckkontakt der Leiterplatte eingesteckt. Die andere Endkappe kann analog aufgesetzt werden oder bereits vor Einschieben der Leiterplatte und des Metallbands in das Rohr damit verbunden worden sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele 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.
So kann anstelle des Metallbands z.B. auch ein – insbesondere bandförmiges – Verbindungselement aus Glas, Leiterplattenmaterial (wie FR4, CEM1 usw.) oder Keramik verwendet werden. Insbesondere kann das Verbindungselement selbst ein Leiterplatten-Grundkörper sein, insbesondere ohne eine Metallisierung.
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.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterlampe
2: Rohr
3: Stirnfläche
4: Endkappe
5: Äußere Erhebung
6: Treiber
7: Treiberplatine
8: Treiberbaustein
10: Stirnfläche
11: Kontaktstift
12: Kontaktstreifen
15: Steckkontakt
16: Leiterplatte
17: LED
18: Stahlband
19: Endkappen-Kontaktteil
20: Rastvorsprung
21: Rücksprung
22: Rastaussparung
23: Umschlagsbereich
23a: Lage des Umschlagsbereichs 23
23b: Lage des Umschlagsbereichs 23
24: Vorsprung
25: Hohlraum
26: Nutartige Aufnahme
31: Halbleiterlampe
32: Stahlband
33: Rastaussparung
34: Sicherungsbereich
41: Halbleiterlampe
42: Stahlband
43: Rastaussparung
44: Materialbereich
51: Halbleiterlampen
52: Leiterplatte
53: Rastaussparung
54: Rohr
d: longitudinales Spiel
E: Einsteckrichtung
L: Längsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0008085 A1 [0003]
WO 2014/001474 A1 [0004]
EP 2395278 A2 [0005]

Claims

Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51), aufweisend – ein geradliniges lichtdurchlässiges Rohr (2; 54), dessen offene Stirnflächen (3) mittels jeweiliger Endkappen (4) verschließbar sind, welche Endkappen (4) mit dem Rohr (2; 54) zusammengesteckt sind, und – eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (17) bestückte Leiterplatte (16; 52), die in dem Rohr (2) untergebracht ist und von zumindest einer der Endkappen (4) kontaktiert wird, wobei – die beiden Endkappen (4) mittels eines in dem Rohr (2; 54) verlaufenden Verbindungselements (18; 32; 42; 52) mechanisch miteinander verbunden sind, – zumindest eine der Endkappen (4) gegenüber dem Rohr (2; 54) mit einem Spiel (d) längsverschieblich angeordnet ist und – eine Wärmeausdehnung des Verbindungselements (18; 32; 42; 52) in einer Längsrichtung (L) des Rohrs (2; 54) geringer ist als eine Wärmeausdehnung des Rohrs (2; 54) und wobei – das Verbindungselement (18; 32; 42; 52) mit zumindest einer der Endkappen (4) verrastet ist.
Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51) nach Anspruch 1, bei der das Verbindungselement (18; 32; 42; 52) mindestens eine Rastaussparung (22; 33; 43; 53) aufweist, die rastend in Eingriff mit einem Rastvorsprung (20) einer jeweiligen Endkappe (4) bringbar ist.
Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verbindungselement (18; 32; 42; 52) ein bandförmiges, metallisches Verbindungselement ist.
Halbleiterlampe (1) nach Anspruch 3, bei der das Verbindungselement (18) zur Verrastung mit einer jeweiligen Endkappe (4) mindestens einen Umschlagsbereich (23) aufweist, der eine Rastaussparung (22) aufweist.
Halbleiterlampe (31) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei der das Verbindungselement (32) zur Verrastung mit einer jeweiligen Endkappe (4) mindestens eine Rastaussparung (33) aufweist, an die sich in Richtung einer nächsten offenen Stirnfläche ein rampenartig nach innen vorstehender Sicherungsbereich (34) anschließt.
Halbleiterlampe (41) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der das Verbindungselement (42) zur Verrastung mit einer jeweiligen Endkappe (4) mindestens eine Rastaussparung (43) aufweist, aus der ein Materialbereich (44) in Richtung einer nächsten offenen Stirnfläche umgeschlagen ist.
Halbleiterlampe (1; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leiterplatte (16) locker auf dem Verbindungselement (18; 32; 42) aufliegt.
Halbleiterlampe (51) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Verbindungselement in die Leiterplatte (52) integriert ist.
Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Rohr (2; 54) ein Kunststoffrohr ist.
Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Rohr (2; 54) innenseitig als eine Linearführung (24, 26; 24) für die Leiterplatte (16; 52) und/oder für das Verbindungselement(18; 32; 42; 52) ausgebildet ist.
Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51) nach Anspruch 10, bei der das Rohr (2; 54) nach innen ragende Vorsprünge (24) aufweist, welche die Leiterplatte (16; 52) senkrecht zur Längsrichtung (L) an dem Rohr (2) halten.
Halbleiterlampe (1; 31; 41) nach Anspruch 11, bei der das Verbindungselement (18; 32; 42) in einem zwischen der Leiterplatte (16) und dem Rohr (2) gebildeten Hohlraum (25) angeordnet ist.
Halbleiterlampe (1; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Rohr (2; 54) innenseitig mit einer Aufnahme (26) für das Verbindungselement (18; 32; 42) ausgerüstet ist, die das Verbindungselement (18; 32; 42) in einer Querrichtung formschlüssig hält.
Halbleiterlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leiterplatte (16; 52) mittels eines elektrischen Steckkontakts (15) mit mindestens einer Endkappe (4) elektrisch verbunden ist, wobei der Steckkontakt (15) gegen sein Steckkontakt-Gegenelement (7) unter Beibehaltung eines elektrischen Kontakts verschieblich ist
Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halbleiterlampe (1; 31; 41; 51) eine Retrofitlampe ist.