DE102015219140A1

DE102015219140A1 - Halbleiterlampe

Info

Publication number: DE102015219140A1
Application number: DE102015219140.0A
Authority: DE
Inventors: Shaozhu Yang; Bernhard Rieder
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US20180306387A1; WO2017055566A1; US10738949B2; CN108139033A

Abstract

Eine rohrförmige Halbleiterlampe (H3) weist einen aus Metallblech geformten länglichen Kühlkörper (16), mindestens eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (4) bestückte bandförmige Leiterplatte (2), die auf dem Kühlkörper (16) aufliegt, und einen die bestückte Leiterplatte (2) überwölbenden lichtdurchlässigen Kolben (15) aus Kunststoff auf, wobei die Leiterplatte (2) von dem Kühlkörper (16) längsverschieblich gehalten wird. Ein Verfahren dient zum Herstellen einer rohrförmigen Halbleiterlampe (H3). Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf Ersatzlampen für geradlinige Leuchtstofflampen oder Linienlampen, insbesondere vom Typ T5 oder T8.

Description

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Halbleiterlampe, aufweisend einen aus Metallblech geformten länglichen Kühlkörper, mindestens eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückte bandförmige Leiterplatte, die auf dem Kühlkörper aufliegt, und einen die bestückte Leiterplatte überwölbenden lichtdurchlässigen Kolben aus Kunststoff. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Halbleiterlampe. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf Ersatzlampen für geradlinige rohrförmige Lampen, insbesondere Leuchtstofflampen oder Linienlampen, insbesondere vom Typ T5 oder T8.
US 2012/155095 A1 offenbart einen Kühlkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers für einen LED-Leuchtkörper. Der Kühlkörper wird durch Walzprofilieren eines dünnen Aluminiumblechs in eine Wärmeableitstruktur hergestellt, wobei die Wärmeableitstruktur mindestens eine Oberfläche aufweist, die von den LEDs erzeugtes Licht reflektiert.
US 2010/0008085 A1 offenbart ein Verfahren zum Bilden einer LED-basierten Lampe zum Ersetzen einer herkömmlichen Leuchtstofflampe in einer Leuchtstofflampenleuchte, wobei ein längliches Blech aus gut wärmeleitendem Material geformt wird, um eine Wärmesenke zu gestalten. Das Formen des Kühlkörpers ermöglicht es, den Kühlkörper so zu gestalten, dass Befestigungsstrukturen für eine Abdeckung und Endkappen, Flächen für eine Montage von LEDs unter verschiedenen Winkeln und ein großes Oberflächen-zu-Breite-Verhältnis zum Ableiten von Wärme definiert werden können.
Die Leiterplatte kann dabei an dem als gebogenem Metallprofil ausgebildeten Kühlkörper mittels verschiedener bekannter Befestigungsarten befestigt werden, beispielsweise durch Aufkleben, Anschrauben, Anschweißen, Vernieten usw.
Wenn Halbleiterlampen der betreffenden Art horizontal in eine Fassung eingesetzt werden, biegen sie sich aufgrund ihres Eigengewichts um typischerweise einige Millimeter nach unten. So können sich Lampen mit einer Länge von ca. 1,5 m mit einem rohrförmigen Polycarbonat-Kolben beispielsweise ca. 3 bis 4 mm nach unten verbiegen. Dies gilt auch für bisher verwendete Kühlkörper solcher Halbleiterlampen in Form extrudierter Aluminium-Profile, die ca. 6 bis 8 Millimeter durchhängen. Werden die Halbleiterlampen angeschaltet, erhöht sich ihre Temperatur an der Oberseite stärker als an der Unterseite, so dass sich die Oberseite stärker ausdehnt als die Unterseite. Dadurch kommt es zu einer Biegung der Lampe nach oben, die häufig stärker ist als das Durchhängen aufgrund des Eigengewichts. Dabei ist es nachteilig, dass eine Biegung der Halbleiterlampe zu einem Mismatch zwischen dem Kühlkörper und der daran angebrachten Leiterplatte führen kann, wodurch die Befestigung der Leiterplatte an dem Kühlkörper beschädigt werden kann. Eine Beschädigung der Befestigung der Leiterplatte an dem Kühlkörper kann sich auch durch einen thermischen Mismatch zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte ergeben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur verbesserten Anordnung eine Leiterplatte an einem Kühlkörper von Halbleiterlampen der betreffenden Art bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine rohrförmige Lampe (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Halbleiterlampe" bezeichnet), aufweisend einen aus Metallblech geformten länglichen Kühlkörper, mindestens eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückte bandförmige Leiterplatte, die auf dem Kühlkörper aufliegt, und einen die bestückte Leiterplatte überwölbenden lichtdurchlässigen Kolben aus Kunststoff, wobei die Leiterplatte von dem Kühlkörper gegeneinander längsverschieblich gehalten wird.
Diese Halbleiterlampe weist den Vorteil auf, dass bei einer Biegung der Leiterplatte und des Kühlkörpers diese in Längsrichtung gegeneinander gleiten können und sich so keine Spannungen zwischen ihnen aufbauen. Folglich werden auch keine Spannungen aufgrund eines thermischen Mismatchs und/oder einer Lampenverbiegung erzeugt.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Leiterplatte senkrecht zu ihrer Längsachse formschlüssig von dem Kühlkörper gehalten wird. Dabei wird die Leiterplatte durch den Kühlkörper daran gehindert, sich in einer Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse frei zu bewegen. Alternativ oder zusätzlich kann die Leiterplatte kraftschlüssig bzw. reibschlüssig an dem Kühlkörper gehalten werden. Dabei kontaktieren sich die Leiterplatte und der Kühlkörper insbesondere unter Haftreibung. Die kraftschlüssige Verbindung ist besonders vorteilhaft, um die Leiterplatte auf den Kühlkörper zu drücken, um so einen Wärmewiderstand dazwischen gering zu halten. Dies ermöglicht einen besonders effektiven Wärmeabfluss von der Leiterplatte auf den Kühlkörper.
Die rohrförmige Halbleiterlampe ist insbesondere eine geradlinig rohrförmige Halbleiterlampe.
Die Leiterplatte kann aus einem Stück hergestellt sein bzw. einstückig sein. Die Leiterplatte kann auch aus mehreren separat hergestellten Teilabschnitten zusammengesetzt, beispielsweise zusammengeklipst oder zusammengesteckt, sein.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Metallblech ein profilartiges Metallblech ist, also seine Querschnittsform zumindest im Wesentlichen (beispielsweise bis auf eine Formung an Endbereichen oder bis auf kleine Abweichungen) über seine Länge beibehält.
Eine Art des Formens des Metallblechs ist grundsätzlich nicht beschränkt und kann beispielsweise Stanzen, Schneiden und Umformen, insbesondere Kaltumformen, insbesondere Biegeumformen, insbesondere Rollformen bzw. Walzprofilieren, umfassen.
Der aus dem Metallblech hergestellt Kühlkörper ist insbesondere profilförmig.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Kühlkörper eine Form einer Rinne bzw. im Querschnitt eine schalenartige Grundform aufweist. Dies ergibt den Vorteil, dass sich der Kühlkörper mit seiner Außenseite großflächig an eine Innenseite des Kolbens schmiegen kann, um eine besonders effektive Wärmeübertragung zu erreichen. Zudem kann so eine Innenseite des Kühlkörpers, an der auch die Leiterplatte angeordnet ist, als schalen- bzw. rinnenförmiger Reflektor verwendet werden, um eine Lichtausbeute besonders hoch zu halten. Es ist also eine Weiterbildung, dass der Kühlkörper eine äußere Auflagefläche zur Auflage an einer Innenseite des Kolbens und eine innere Auflagefläche zur Auflage der Leiterplatte aufweist.
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 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 Leiterplatte kann eine flexible bzw. leicht biegbare Leiterplatte sein. Die Leiterplatte kann alternativ eine steife Leiterplatte sein, die nicht zur Biegung vorgesehen ist bzw. sich nur geringfügig elastisch biegen lässt. Die Verschiebbarkeit gegen den Kühlkörper in Längsrichtung erlaubt auch eine Nutzung einer steifen Leiterplatte.
Dass die Leiterplatte auf dem Kühlkörper aufliegt, kann insbesondere umfassen, dass die Leiterplatte nur an einer Flachseite mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückt ist und mit ihrer anderen Flachseite flächig, insbesondere vollflächig, auf dem Kühlkörper aufliegt. So kann eine besonders effektive Wärmeabfuhr der von den LEDs erzeugten Abwärme über die Leiterplatte auf den Kühlkörper erreicht werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass der lichtdurchlässige Kolben ein rohrförmiger Kolben ist, in dem der mindestens eine Kühlkörper aufgenommen ist. Alternativ kann der Kolben auf dem Kühlkörper aufsitzen, z.B. ein in seiner Längsrichtung offener oder aufgeschnittener Kolben. Die Querschnittsform des Kolbens kann zumindest abschnittsweise oder sektorweise kreisringförmig sein, grundsätzlich aber auch oval, mehreckig (z.B. polygonzugartig oder facettiert) oder freiförmig usw. Insbesondere kann der Kolben im Querschnitt an einem Abschnitt eben ausgebildet sein, um eine flächige Auflage des Kühlkörpers zu erleichtern.
Ist der mindestens eine Kühlkörper in dem rohrförmigen Kolben aufgenommen, kann der Kühlkörper beispielsweise an einer Innenseite des Kolbens aufliegen, insbesondere flächig. Der Kühlkörper kann für eine besonders effektive Wärmeabfuhr über den Kolben auf den Kolben gedrückt sein. Dazu kann der Kühlkörper in dem Kolben eingeklemmt sein.
Der Kolben kann transluzent und/oder transparent sein.
Der Kunststoff kann z.B. aus PC, PMMA, ABS, usw. bestehen oder aufweisen.
Die Halbleiterlampe weist Endkappen auf, mittels derer sie in herkömmliche Fassungen für die zu ersetzende Lampe passt. Die Endkappen können beispielsweise zu Sockeln vom Typ G5 oder G13 kompatibel sein. Es brauchen nicht beide Endkappen außer der mechanischen Verbindung auch eine elektrische Verbindung herzustellen, können es aber.
Es ist eine zur Kompensation einer thermisch induzierten Längsdehnung vorteilhafte Ausgestaltung, dass der Kühlkörper und/oder die mindestens eine Leiterplatte an Endkappen der Halbleiterlampe befestigt sind, z.B. mittels einer Rastverbindung, während der Kolben in Längsrichtung schwimmend von den Endkappen gehalten wird. So kann eine unterschiedliche thermische Ausdehnung des Kolbens einerseits und der Leiterplatte bzw. des Kühlkörpers andererseits auf einfache Weise ausgeglichen werden. Dabei können der Kühlkörper und/oder die mindestens eine Leiterplatte direkt oder z.B. über eine Schiene (beispielsweise aus Stahl) an Endkappen der Halbleiterlampe befestigt sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper ausgebogene Teilbereiche (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Laschen" bezeichnet) aufweist, um die Leiterplatte auf dem Kühlkörper zu halten. Dies ergibt den Vorteil, dass der Kühlkörper eine besonders einfache Grundform aufweisen kann. Auch benötigt eine Bereitstellung der Laschen wenig Material. Der Teilbereich kann auch als Nase bezeichnet werden. Die ausgebogenen Laschen können z.B. nur an einer Biegelinie mit dem restlichen Kühlkörper verbunden und sonst davon getrennt sein.
Die Laschen können insbesondere in einen Raumbereich oberhalb der inneren Auflagefläche für die Leiterplatte gebogen sein, so dass sie die Leiterplatte daran hindern, sich merklich von der inneren Auflagefläche abzuheben, und zudem die Leiterplatte für den Fall eines Kraftschlusses mit dem Kühlkörper auf die innere Auflagefläche des Kühlkörpers drücken können.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Kühlkörper auf beiden Seiten der inneren Auflagefläche mehrere Laschen aufweist, um die Leiterplatte gleichmäßig auf beiden Seiten zu halten.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mehrere Laschen in einer Längsrichtung des Kühlkörpers in Reihe beabstandet zueinander angeordnet sind. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Halterung, insbesondere Andrückung, der Leiterplatte an dem bzw. an den Kühlkörper.
Es ist eine Weiterbildung, dass ein Abstand benachbarter Laschen oder Nasen entlang der Längserstreckung des Kühlkörpers nicht mehr als 20 Zentimeter, insbesondere nicht mehr als 10 Zentimeter, beträgt, um ein merkliches Abheben der Leiterplatte von dem Kühlkörper zu verhindern.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass eine Breite der Laschen zwischen ihrem Ansatz an dem restlichen Kühlkörper und ihrem gegenüberliegenden freien Ende fünf bis zehn Millimeter beträgt.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der Kühlkörper mindestens eine nach innen vorspringende Einbuchtung aufweist, um die Leiterplatte auf dem Kühlkörper zu halten. Dadurch kann der Kühlkörper mittels eines Biegeverfahrens geformt werden, um die Leiterplatte(n) zu halten, und zwar ohne Laschen usw. stanzen zu brauchen. Ein im Querschnitt so gebogenes Metallblech ist zudem weniger anfällig gegenüber einer Durchbiegung, da die Einbuchtung auch als Verstärkungsrippe dienen kann. Diese Ausgestaltung lässt sich insbesondere bei Verwendung von anderen Metallen als Aluminium (z.B. Stahl) als dem Material des Kühlkörpers vorteilhaft umsetzen.
Insbesondere kann der Kühlkörper mindestens zwei auf entgegengesetzten Seiten der inneren Auflagefläche vorhandene – insbesondere sich in Längsrichtung erstreckende längliche – Einbuchtung aufweisen, um die Leiterplatte beidseitig zu halten.
Der Kühlkörper kann auf jeder Seite ein oder mehrere Einbuchtungen aufweisen, wobei zur einfachen Herstellung – insbesondere durch Walzprofilieren – genau ein Vorsprung auf einer jeweiligen Seite vorteilhaft ist.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass sich die mindestens eine Einbuchtung über mindestens 50% einer Länge der Leiterplatte erstreckt. So kann die Leiterplatte sicher gehalten werden. Die Einbuchtung kann sich insbesondere über die gesamte Länge der Leiterplatte erstrecken.
Es ist eine zur einfachen Herstellung vorteilhafte Ausgestaltung, dass genau eine Einbuchtung, die sich über die gesamte zugehörige Länge des Kühlkörpers erstreckt, auf einer jeweiligen Seite der inneren Auflagefläche vorhanden ist.
Insbesondere kann sich die Einbuchtung in Längsrichtung von Rand zu Rand des Kühlkörpers erstrecken. Andere Abschnitte des Kühlkörpers können sich in Längserstreckung noch weiter über diese Ränder hinaus erstrecken.
Insbesondere eine Verwendung von Stahl als dem Metall ist vorteilhaft, da Stahl eine merklich geringere Biegung zulässt als Aluminium und sich problemlos biegen lässt. Insbesondere lässt sich Stahl im Gegensatz zu Aluminium auf einfache Weise auch stärker kaltumformen ohne Risse zu zeigen.
Es ist eine für eine preiswerte, präzise und schnelle Herstellung vorteilhafte Weiterbildung, dass der Kühlkörper aus dem Metallblech mittels Rollformens oder Walzprofilierens hergestellt wird.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens eine Einbuchtung einen umgeschlagenen oder umgekanteten Bereich ("Falzbereich") aufweist. Dies ermöglicht eine besonders präzise Formung und Anordnung der Einbuchtung sowie ein besonders weites Hineinragen über die innere Auflagefläche. Bei einem Falzbereich liegen insbesondere umgeschlagene Blechabschnitte aufeinander. Eine Leiterplatte kann dann einfach in den Kühlkörper eingeschoben werden und wird zwischen der mindestens einen Einbuchtung und der inneren Auflagefläche gehalten, insbesondere in einer Klemmpassung.
Es ist eine Weiterbildung, dass eine Breite des Falzbereichs, die angibt, wie weit sich der Falzbereich nach innen erstreckt, zwischen 0,5 mm und 1 mm beträgt. Für geringere Werte wird eine Herstellung erheblich erschwert, bei größeren Werten erhöht sich der Materialeinsatz und macht sich eine geringere elektrische Kriechstecke zu spannungsführenden Oberflächenbereichen der Leiterplatte (Leiterbahnen, Kontakten usw.) nachteilig bemerkbar.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Kolben ein rohrförmiger Kolben ist, in dem der mindestens eine Kühlkörper aufgenommen ist, dass der Kolben nach innen ragende Vorsprünge zur Halterung des Kühlkörpers aufweist und dass der Kühlkörper mittels der Vorsprünge des Kolbens insbesondere so in dem Kolben eingeklemmt ist, dass er gegen die Innenseite des Kolbens gedrückt wird. So lässt sich der Kühlkörper auf einfache Weise sicher in dem Kolben halten.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper ein zumindest bereichsweise lackiertes – insbesondere weiß lackiertes – Stahlblech ist. Ein solches Stahlblech reflektiert darauf einfallendes Licht diffus mit hoher Effizienz, so dass Lichtverluste klein gehalten werden können. Insbesondere Stahlblech weist – beispielsweise im Vergleich zu einem Aluminiumblech – den Vorteil auf, dass es vor dem Umformen lackiert werden kann und deshalb auf eine schwierige Lackierung des zu dem Kühlkörper umgeformten Blechs verzichtet werden kann.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass eine Blechstärke des Kühlkörpers zwischen ca. 0,3 mm und ca. 0,5 mm beträgt, insbesondere eines Stahlblechs. Eine Blechstärke von weniger als ca. 0,3 mm kann zu einem mechanisch instabilen Kühlkörper führen. Eine Blechstärke über ca. 0,5 mm erhöht einen Materialaufwand und ein Gewicht, ohne dass sich eine merklich verbesserte Wärmeabfuhr ergibt.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass die Seitenkanten des Kühlkörpers umgebogen sind. Dies ergibt den Vorteil, dass auf einfache Weise eine Biegung oder Verkrümmung der Seitenkanten vermieden werden kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Halbleiterlampe wie oben beschrieben. Das Verfahren kann analog zu der Halbleiterlampe ausgebildet werden und ergibt die gleichen Vorteile.
So ist es eine Ausgestaltung, dass ein Blech zu einem länglichen Kühlkörper umgebogen wird, mindestens eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückte Leiterplatte klemmend an dem Kühlkörper befestigt (insbesondere dorthinein eingeschoben) wird und der Kühlkörper klemmend in einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Kolben aus Kunststoff eingeführt (insbesondere eingeschoben) wird. Alternativ kann die Leiterplatte auch in den bereits in den Kolben eingeführten Kühlkörper eingeführt werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Blech ein Stahlblech ist. Auch kann bei dem Verfahren das Stahlblech weiß lackiert werden, bevor es zu einem länglichen Kühlkörper umgebogen wird.
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 in einer Ansicht von schräg oben einen Ausschnitt aus einem Kühlkörper für eine rohrförmige Halbleiterlampe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, an der eine bandförmige Leiterplatte angebracht ist;
2 zeigt den Kühlkörper gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Querschnitt; und
3 zeigt die Halbleiterlampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Querschnitt;
4 zeigt im Querschnitt eine Halbleiterlampe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
5 zeigt im Querschnitt eine Halbleiterlampe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
6 zeigt im Querschnitt einen Ausschnitt eines Kühlkörpers der Halbleiterlampe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen Ausschnitt aus einem Kühlkörper 1 für eine rohrförmige Halbleiterlampe H1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 zeigt den Kühlkörper 1 im Querschnitt. Der Kühlkörper 1 weist eine rinnenartige Grundform auf, die im Querschnitt auch als schalenartig bezeichnet werden kann.
An einer Innenseite des Kühlkörpers 1 ist eine bandförmige Leiterplatte 2 angebracht. Die Leiterplatte 2 erstreckt sich entlang ihrer Längsachse L, die auch einer Längsachse des Kühlkörpers 1 entspricht oder zumindest parallel dazu liegt.
Die Leiterplatte 2 liegt mit ihrer unbestückten Rückseite flächig auf einer ebenen (inneren) Auflagefläche 3a des Kühlkörpers 1 auf, während ihre Vorderseite mit mehreren in Reihe angeordneten, z.B. weißes Licht abstrahlenden LED-Chips 4 bestückt ist. Von der Auflagefläche 3a gehen seitlich Seitenbereiche 3b des Kühlkörpers 1 ab, die insbesondere auch als Reflektorwände dienen können. Die Seitenbereiche 3b sind im Querschnitt z.B. kreissektorförmig gebogen und in Längsrichtung streifenförmig.
Der Kühlkörper 1 besteht aus einem umgeformten, insbesondere umgebogenen, profilartigen Stahlblech mit einer Dicke zwischen 0,3 und 0,5 mm, das vor seiner Umformung mit einer weißen Schicht (o. Abb.) mit einem hohen Reflexionsgrad (z.B. von mindestens 90%, insbesondere von mindestens 95%, insbesondere von mindestens 98%) belegt worden ist, z.B. lackiert worden ist. Die weiße Schicht bewirkt eine diffuse Streuung des darauf auffallenden Lichts, insbesondere von der Innenseite der Seitenbereiche 3b.
Die Leiterplatte 2 wird durch ausgebogene Laschen 5 des Kühlkörpers 1 auf die Auflagefläche 3a gedrückt. Die Laschen 5 weisen dabei eine Breite d, mit der sie von dem restlichen Kühlkörper 1 abstehen, zwischen fünf und zehn Millimetern auf. Die Laschen können beispielsweise durch Laserschneiden, Stanzen usw. aus dem ursprünglichen Stahlblech geformt und dann umgebogen worden sein. Durch die Laschen 5 wird eine formschlüssige und ggf. auch kraftschlüssige Halterung der Leiterplatte 2 an dem Kühlkörper 1 senkrecht zu der Längsachse L bewirkt, erlaubt aber eine Verschiebung der Leiterplatte 2 gegen den Kühlkörper 1 in Erstreckungsrichtung der Längsachse L ("Längsrichtung"). Der Kühlkörper 1 weist auf jeder Seite der Leiterplatte 2 jeweils mehrere Laschen 5 auf, die in Längsrichtung des Kühlkörpers 1 in Reihe beabstandet zueinander angeordnet sind, z.B. mit einem Abstand von nicht mehr als 10 cm.
An seinen Seitenkanten weist der Kühlkörper 1 einen – hier nach innen – u-förmig umgebogenen oder umgeschlagenen Rand 6 auf.
3 zeigt die Halbleiterlampe H1 im Querschnitt. Die Leiterplatte 2 wird in dem Kühlkörper 1 gehalten, während der Kühlkörper 1 klemmend in einem lichtdurchlässigen Kolben 7 gehalten wird. Der Kolben 7 ist ein geradliniger rohrförmiger Kolben aus Kunststoff, der bis auf einen ebenen Bodenabschnitt 8 eine Form eines Kreisrings aufweist. Der Kolben 7 überwölbt somit die mit den LED-Chips 4 bestückte Leiterplatte 2. Der Kolben 7 weist eine Längsachse L2 auf, die parallel zu der Längsachse (nicht gezeigt) der Leiterplatte 2 verläuft.
Der Kühlkörper 1 schmiegt sich mit seiner Außenseite praktisch vollflächig an eine Innenseite 9 des Kolbens 7 an, und zwar so, dass ein ebener, streifenförmiger Boden 10 des Kühlkörpers 1, der innenseitig die innere Auflagefläche 3a bildet, auf dem ebenen Bodenabschnitt 8 des Kolbens 7 aufliegt. So wird eine besonders effektive Wärmeübertragung von dem Kühlkörper 1 auf den Kolben 7 erreicht.
Der Kolben 7 weist ferner auf beiden Seiten des Bodenabschnitts 8 und beabstandet dazu nach innen ragende Vorsprünge 11 auf. Die umgeschlagenen Ränder 6 des Kühlkörpers 1 drücken von unten gegen die Vorsprünge 11, die somit als Anschläge für den Kühlkörper 1 dienen. Dadurch wird der Kühlkörper 1 in dem Kolben 7 eingeklemmt, wodurch seine Außenseite gegen die Innenseite 9 des Kolbens 7 gedrückt wird. Der Kühlkörper 1 wird folglich klemmend in dem Kolben 7 gehalten.
4 zeigt im Querschnitt eine Halbleiterlampe H2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Halbleiterlampe H2 ist ähnlich zu der Halbleiterlampe H1 aufgebaut und weist beispielsweise den gleichen Kolben 7 und die gleiche Leiterplatte 2, aber einen unterschiedlichen Kühlkörper 12 auf.
So weist der Kühlkörper 12 nun keinen umgeschlagenen Rand 6 auf. Auch sind die an beiden Seiten von dem Boden 10 des Kühlkörpers 12 abgehenden Seitenbereiche 13 nun im Vergleich zu einer Kreisringform nach innen eingebogen, um einen höheren Federweg zum Einklemmen des Kühlkörpers 12 zu erreichen. Die Seitenbereiche 13 weisen zudem nun Laschen 14 zum Halten der Leiterplatte 2 auf, die von unten nach oben um die Leiterplatte 2 herumgebogen worden sind. Dabei kann die Leiterplatte 2 beispielsweise vor Einsatz in den Kolben 7 auf den Kühlkörper 12 aufgelegt werden, um dann die Laschen 14 seitlich um die Leiterplatte 2 zu biegen.
Wie auch bei der Halbleiterlampe H1 sind die nach innen ragenden Vorsprünge 11 – die auch die Höhe des reflektierenden Kühlkörpers 1 bzw. 12 bestimmen – auf einer Höhe angeordnet, die eine praktisch ungehinderte Abstrahlung des von den LED-Chips 4 abgestrahlten Lichts mit einem Öffnungswinkel von 120° (entsprechend einem halben Öffnungswinkel α von 60°) und damit eine breite Abstrahlung erlaubt.
5 zeigt im Querschnitt eine Halbleiterlampe H3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Halbleiterlampe H3 weist nun einen im Querschnitt ganz kreisringförmigen Kolben 15 mit innenseitigen Vorsprüngen 11 auf.
Der Kühlkörper 16 weist nun keine Laschen auf, um die Leiterplatte 2 zu halten, sondern nutzt dazu beidseitig von der Kreisform abweichende, nach innen vorstehende Einbuchtungen 17. Die Einbuchtungen 17 sind aus dem ursprünglichen Metallblech durch Kaltumformung gebildet worden sind. Die Einbuchtungen 17 sind insbesondere sich in Längsrichtung erstreckende, längliche Einbuchtungen. Die Einbuchtungen 17 erstrecken sich hier über die entsprechende ganze Länge des Kühlkörpers 16, was den Vorteil ergibt, dass sie einfach durch Rollformen oder Walzprofilieren herstellbar sind. Die Einbuchtungen 17 können auch als Rippen bezeichnet werden. Die Einbuchtungen 17 halten die Leiterplatte 2 in einer Klemmpassung mit der inneren Auflagefläche 3a.
Da die innere Auflagefläche 3a eben ist, liegt der Boden 10 des Kühlkörpers 1 hier mit seiner Rückseite nicht vollflächig auf dem Kolben 15 auf.
6 zeigt im Querschnitt einen Ausschnitt aus dem Kühlkörper 16 im Bereich einer der beiden Einbuchtungen 17. Die Einbuchtung 17 ist als ein umgeschlagener Vorsprung mit einem Falzbereich 18 ausgebildet. An dem Falzbereich 18 ist das ursprüngliche Metallblech insbesondere sich kontaktierend umgeschlagen worden. Der Falzbereich 18 weist hier eine Breite d2 von ca. 0,5 mm bis 1 mm auf.
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 auch bei der Halbleiterlampe H2 ein umgeschlagener Rand 6 verwendet werden, und ein nicht umgeschlagener Rand, ggf. mit nach innen gebogenen Seitenbereichen 13, kann bei den Halbleiterlampen H1 und H3 verwendet werden. Ferner können umgebogene Laschen 14 bei der Halbleiterlampe H1 verwendet werden oder die Laschen 5 bei der Halbleiterlampe H2. Zudem kann z.B. ein Kühlkörper mehrere in Reihe hintereinander angeordnete, zueinander beabstandete Einbuchtungen 17 aufweisen.
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: Kühlkörper
2: Leiterplatte
3a: Auflagefläche des Kühlkörpers
3b: Seitenbereich des Kühlkörpers
4: LED-Chip
5: Lasche
6: Umgeschlagener Rand
7: Kolben
8: Bodenabschnitt des Kolbens
9: Innenseite
10: Boden des Kühlkörpers
11: Vorsprung des Kolbens
12: Kühlkörper
13: Seitenbereich
14: Lasche
15: Kolben
16: Kühlkörper
17: Einbuchtung
18: Falzbereich
d: Breite der Lasche
d2: Breite des Falzbereichs
H1: Halbleiterlampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
H2: Halbleiterlampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
H3: Halbleiterlampe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
L: Längsachse der Leiterplatte
L2: Längsachse des Kolbens
α: Halber Öffnungswinkel

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 2012/155095 A1 [0002]
US 2010/0008085 A1 [0003]

Claims

Rohrförmige Halbleiterlampe (H1; H2; H3), aufweisend – einen aus Metallblech geformten länglichen Kühlkörper (1; 12; 16), – mindestens eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (4) bestückte bandförmige Leiterplatte (2), die auf dem Kühlkörper (1; 12; 16) aufliegt, und – einen die bestückte Leiterplatte (2) überwölbenden lichtdurchlässigen Kolben (7; 15) aus Kunststoff, – wobei die Leiterplatte (2) von dem Kühlkörper (1; 12; 16) längsverschieblich gehalten wird.
Halbleiterlampe (H1; H2) nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper (1; 12) ausgebogene Laschen (5; 14) aufweist, um die Leiterplatte (2) zu halten.
Halbleiterlampe (H1; H2) nach Anspruch 2, wobei mehrere Laschen (5; 14) in einer Längsrichtung des Kühlkörpers (1; 12) in Reihe beabstandet zueinander angeordnet sind.
Halbleiterlampe (H3) nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper (16) mindestens eine Einbuchtung (17) aufweist, um die Leiterplatte (2) zu halten.
Halbleiterlampe (H3) nach Anspruch 4, wobei mindestens eine Einbuchtung (17) einen umgeschlagenen Falzbereich (18) aufweist.
Halbleiterlampe (H3) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei sich die Einbuchtung (17) über mindestens 50% einer Länge der Leiterplatte (2) erstreckt.
Halbleiterlampe (H3) nach Anspruch 6, wobei sich die Einbuchtung (17) über die gesamte zugehörige Länge des Kühlkörpers (16) erstreckt.
Halbleiterlampe (H1; H2; H3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Kolben (7; 15) ein rohrförmiger Kolben ist, in dem der mindestens eine Kühlkörper (1; 12; 16) aufgenommen ist, – der Kolben (7; 15) nach innen ragende Vorsprünge (11) aufweist und – der Kühlkörper (1; 12; 16) mittels der Vorsprünge (11) des Kolbens (7; 15) so in dem Kolben (7; 15) eingeklemmt ist, dass er gegen die Innenseite des Kolbens (7; 15) gedrückt wird.
Halbleiterlampe (H1; H2; H3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (1; 12; 16) ein zumindest bereichsweise weiß lackiertes Stahlblech ist.
Halbleiterlampe (H1; H2; H3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Blechstärke des Kühlkörpers (1; 12; 16) zwischen 0,3 mm und 0,5 mm beträgt.
Halbleiterlampe (H1; H3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenkanten (6) des Kühlkörpers (1; 16) umgebogen sind.
Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Halbleiterlampe (H1; H2; H3), bei dem – ein Stahlblech weiß lackiert wird, – das Stahlblech zu einem länglichen Kühlkörper (1; 12; 16) umgebogen wird, – mindestens eine mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (4) bestückte Leiterplatte (2) klemmend an dem Kühlkörper (1; 12; 16) befestigt wird und – der Kühlkörper (1; 12; 16) klemmend in einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Kolben (7; 15) aus Kunststoff eingeführt wird.