DE102016122228A1

DE102016122228A1 - Leuchtmittel für eine LED-Lampe und LED-Lampe

Info

Publication number: DE102016122228A1
Application number: DE102016122228.3A
Authority: DE
Inventors: Georg Rosenbauer; Thomas Heil; Heinz Lang
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-05-24
Also published as: WO2018091149A1; US20190338891A1; CN115930125A; US10823339B2; CN115930125B; CN109952470A

Abstract

Es wird ein Leuchtmittel (10) für eine LED-Lampe (100) angegeben, umfassend einen Glaskolben (20), der mit einem Wärmeleitgas gefüllt ist, und zumindest eine innerhalb des Glaskolbens (20) angeordnete Leuchtdiode (31), wobei das Wärmeleitgas in dem Glaskolben (10) bei Raumtemperatur einen Druck von wenigstens 2,2 bar aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel für eine LED-Lampe sowie eine LED-Lampe.
Stand der Technik
Leuchtmittel von LED-Lampen, insbesondere LED-Retrofitlampen, beinhalten in der Regel Leuchtdioden als Leuchtkörper sowie ein Wärmeleitgas zur Kühlung der Leuchtdioden mittels Wärmeleitung. Hierbei wird das Wärmeleitgas bei einem recht geringen Relativdruck bereitgestellt. Ein höherer Druck könnte eine Verbesserung der Wärmeabfuhr ermöglichen, da neben der Wärmeleitung die Wärmekonvektion zusätzlich zum Tragen kommt. Der Druck des Wärmeleitgases ist jedoch mitunter durch das Material und/oder die Geometrie der Glashülle der LED-Lampe limitiert.
Die Veröffentlichungsschrift EP 2 535 640 A1 beschreibt eine LED-Lampe.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leuchtmittel mit einer verbesserten Wärmeabfuhr sowie eine LED-Lampe mit einem solchen Leuchtmittel bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Leuchtmittel und eine LED-Lampe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung, den Figuren sowie den im Zusammenhang mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Entsprechend wird ein Leuchtmittel für eine LED-Lampe angegeben, umfassend einen Glaskolben, der mit einem Wärmeleitgas gefüllt ist, sowie zumindest eine innerhalb des Glaskolbens angeordnete Leuchtdiode. Das Wärmeleitgas in dem Glaskolben weist bei Raumtemperatur einen Druck von wenigstens 2,2 bar, entsprechend 2,2 * 10⁵ Pa, auf.
Ferner umfasst eine hier beschriebene LED-Lampe eine Glashülle, die mit dem Wärmeleitgas gefüllt ist, und ein innerhalb der Glashülle angeordnetes Leuchtmittel, bevorzugt das zuvor beschriebene Leuchtmittel. Das Wärmeleitgas in der Glashülle weist bei Raumtemperatur einen Druck von wenigstens 1 bar (10⁵ Pa) auf.
Hierbei und im Folgenden kann der Druck in der Glashülle der Druck sein, der in einem Zwischenraum zwischen der Glashülle und dem Glaskolben herrscht.
Unter Raumtemperatur wird eine Temperatur von wenigstens 10°C (283K) und höchstens 37°C (310 K), bevorzugt wenigstens 18°C (291 K) und höchstens 25°C (298 K) verstanden. Die Raumtemperatur ist besonders bevorzugt die Maßbezugstemperatur von 20°C (293,15K).
Unter einem Wärmeleitgas wird ein Gas verstanden, welches Wärme gut leitet. Ein Wärmeleitgas kann insbesondere eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweisen. Beispielsweise weist Luft eine Wärmeleitfähigkeit von 0,0262 W/mK bei einer Temperatur von 0°C und von 0,024 W/mK bei einer Temperatur von 25°C auf. Ein Wärmeleitgas kann bei Raumtemperatur, insbesondere bei 20°C, eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,05 W/mK, bevorzugt wenigstens 0,10 W/mK und besonders bevorzugt wenigstens 0,13 W/mK, aufweisen. Beispielsweise kann das Wärmeleitgas Helium aufweisen oder Helium sein. Helium kann eine Wärmeleitfähigkeit von 0,1567 W/mK bei einer Temperatur von 0°C und von 0,142 W/mK bei einer Temperatur von 25°C aufweisen. Das Wärmeleitgas kann auch Wasserstoff aufweisen oder Wasserstoff sein. Wasserstoffgas kann eine Wärmeleitfähigkeit von 0,186 W/mK bei einer Temperatur von 0°C und 0,168 W/mK bei einer Temperatur von 25°C aufweisen. Andere Gase oder Gasmischungen, welche eine gegenüber von Luft höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, sind ebenfalls denkbar.
Die LED-Lampe umfasst bevorzugt ein hier beschriebenes Leuchtmittel. Das heißt, sämtliche für das Leuchtmittel beschriebenen Merkmale sind auch für die LED-Lampe beschrieben und umgekehrt. Bei der LED-Lampe kann es sich beispielsweise um eine LED-Retrofitlampe oder eine LED-Leuchte handeln.
Durch die Verwendung eines hohen Drucks des Wärmeleitgases wird eine verbesserte Wärmeabfuhr von der Leuchtdiode in dem Glaskolben ermöglicht. Insbesondere kann ein höherer Druck des Wärmeleitgases zu einer erhöhten Konvektion innerhalb des Glaskolbens führen. Beispielsweise beträgt der Druck wenigstens 3 bar (3 * 10⁵ Pa), bevorzugt wenigstens 4,5 bar (4,5 * 10⁵ Pa). Der Druck kann höchstens 10 bar (10⁶ Pa), bevorzugt höchstens 6,5 bar (6,5 * 10⁵ Pa), betragen. Bei dem Druck handelt es sich insbesondere um den Absolutdruck innerhalb des Glaskolbens. Ein höherer Druck kann insbesondere durch die Verwendung eines separaten Glaskolbens, der zur Positionierung in der Glashülle der LED-Lampe vorgesehen sein kann, bereitgestellt werden.
Der Glaskolben ist bevorzugt strahlungsdurchlässig ausgebildet. Hierbei und im Folgenden kann ein Element „strahlungsdurchlässig“ ausgebildet sein, wenn es für die von der Leuchtdiode emittierte Strahlung einen Transmissionsgrad von wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 70 % und besonders bevorzugt wenigstens 80 %, aufweist. Es hat sich gezeigt, dass ein möglicher Verlust an abgestrahlter Lichtleistung aufgrund von Absorption an dem Glaskolben durch die verbesserte Wärmeabfuhr kompensiert werden kann.
Der Glaskolben ist bevorzugt vakuumversiegelt. Mit anderen Worten, der Glaskolben kann derart verschlossen und/der verschmolzen sein, dass der Absolutdruck innerhalb des Glaskolbens ohne externe Vorrichtungen, wie Pumpen, beibehalten wird. Der Glaskolben kann somit ein abgedichtetes bzw. abgeschlossenes Volumen einschließen. Insbesondere ist der Glaskolben gasdicht ausgebildet.
Der Druck des Wärmeleitgases innerhalb der Glashülle ist bevorzugt geringer als der Druck des Wärmeleitgases innerhalb des Glaskolbens. Beispielsweise ist der Druck in der Glashülle um wenigstens 0,5 bar (0,5 * 10⁶ Pa), bevorzugt wenigstens 1 bar (10⁵ Pa), geringer als in dem Glaskolben. Bevorzugt beträgt der Druck in der Glashülle 1 bar (10⁵ Pa).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels enthält der Glaskolben ein Gettermaterial. Das Gettermaterial dient bevorzugt zum Abbinden (sogenannte „Abgetterung“) von flüchtigen organischen Verbindungen (Englisch: volatile organic compounds, VOC) und/oder von flüchtigen Schwefel-, Phosphor- und/oder Chlorhaltigen Verbindungen. Das Gettermaterial kann im festen und/oder gasförmigen Zustand in den Glaskolben eingebracht sein.
In abgeschlossenen Glaskolben kann bei Leuchtmitteln mit Leuchtdioden verstärkt das Problem von Ausgasungen flüchtiger organischer Verbindungen auftreten. Dies ist teilweise dadurch bedingt, dass der Glaskolben des Leuchtmittels aufgrund der höheren mechanischen Belastung durch den hohen Druck kleiner als beispielsweise die Glashülle der LED-Lampe ausgestaltet ist. Analog zur Technologie der Halogenlampe, bei denen durch den kleineren Kolben etwaige abdampfende Wolframverbindungen durch Halogenverbindungen abgegettert werden können, kann es auch bei kleinen, geschlossenen Glaskolben für Leuchtmittel mit Leuchtdioden zur Abgetterung von flüchtigen organischen Verbindungen und/oder flüchtigen Schwefel-, Phosphor- und/oder Chlorhaltigen Verbindungen kommen.
Die flüchtigen organischen Verbindungen bzw. die flüchtigen Schwefel-, Phosphor- und/oder Chlorhaltigen Verbindungen können beispielsweise von Flussmittelresten oder Lötstopplacken von Lötvorgängen stammen. Ferner können die flüchtigen Verbindungen Ausgasungen von Polymeren der Leuchtdiode, Klebern und/oder Wärmeleitpasten sein. Zudem können flüchtige Verbindungen von einer Platine, insbesondere einer Metallkernplatine, stammen, auf der die zumindest eine Leuchtdiode angebracht sein kann. Beispielsweise stammen die flüchtigen Verbindungen teilweise aus einem Leiterplattenkernmaterial einer Platine. Insbesondere können die flüchtigen organischen Verbindungen Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und/oder Kohlenstoff aufweisen.
In dem Glaskolben vorhandene flüchtige organische Verbindungen können sich auf dem Material des Glaskolbens niederschlagen und dort zu Verfärbungen führen. Dies ist unter dem Begriff „Eintrübung“ (Englisch: „Fogging“) des Glaskolbens bekannt und kann zu Lichtstromverlusten von bis zu 10% führen. Noch gravierender kann das Eindiffundieren der flüchtigen organischen Verbindungen in eine gegebenenfalls vorhandene Silikonhülle der Leuchtdiode sein. Hierdurch können Kohlenwasserstoffverbindungen in der Silikonhülle aufgebrochen werden und die Silikonhülle kann sich dunkel einfärben. Dies kann zu Lichtstromverlusten von über 50% führen. Meist ist dieser Lichtstromverlust mit einer zusätzlichen Farbortverschiebung verbunden. Diese zwei Phänomene sind unter den Begriffen „Lumen degradation“ und „Change Color Chromaticity“ bekannt. Ferner können Schwefel-, Phosphor und/oder Chlorhaltige Verbindungen können zu Reflexionsverlusten an einem gegebenenfalls unterhalb der emittierenden Schichten der Leuchtdiode vorhandenen Silberspiegel führen.
Das Gettermaterial ist bevorzugt zumindest teilweise als Gas in den Glaskolben eingebracht. Beispielsweise handelt es sich bei dem gasförmigen Gettermaterial um wasserstoff- und/oder sauerstoffreiche Verbindungen, die bevorzugt flüchtige Kohlenstoffhaltige Verbindungen abbinden und beispielsweise zu CH₄ oder CO/CO₂ reagieren. Durch das Abbinden kann eine Reaktion mit einem Silikonhülle und/oder ein Niederschlagen auf dem Glaskolben verhindert werden. Insbesondere kann das Gettermaterial Sauerstoffgas und/oder ein Silan, beispielsweise ein Monosilan (SiH₄), enthalten. Hierbei kann es aufgrund des hohen Drucks innerhalb des Gaskolbens möglich sein, das Silan bei einer maximalen Konzentration unterhalb einer Zündgrenze bzw. Explosionsgrenze einzubringen. Beispielsweise kann der Kolben mit 8 Vol.-% Silan gefüllt sein. Insbesondere kann die Menge an gasförmigem Gettermaterial direkt proportional zum Druck des Wärmeleitgases in dem Glaskolben erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Gettermaterial zumindest teilweise als Feststoff in den Glaskolben eingebracht sein. Als festes Gettermaterial eignet sich beispielsweise ein reines Metall, wie Zirkon Zr, Tantal Ta, Titan Ti, Palladium Pd, Vanadium V, Aluminium Al, Kupfer Cu, Silber Ag, Magnesium Mg, Nickel Ni, Eisen Fe, Calcium Ca, Strontium Sr und Barium Ba, oder auch Legierungen aus reinen Metallen, wie z.B. ZrAl, ZrTi, ZrFe, ZrNi, ZrPd und/oder BaAl₄. Die Verwendung einer ZrAl-Legierung ist hierbei bevorzugt. Ferner eignen sich Oxide und Hydride reiner Metalle als Gettermaterial. Insbesondere kommen als feste Gettermaterialien innerhalb des Glaskolbens Metallhydroxide, wie beispielsweise Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid, in Frage. Metallhydroxide eignen sich beispielsweise für ein Abgettern von flüchtigen Kohlenstoffverbindungen in dem geschlossenen Volumen des Glaskolbens.
Feste Gettermaterialien werden bevorzugt so aufgebracht, dass diese eine große reaktive Oberfläche aufweisen, wie beispielsweise als Beschichtung und/oder als Sintermaterial. Alternativ oder zusätzlich kann das Gettermaterial als massives Metall, beispielsweise in Drahtform, in den Glaskolben eingebracht sein.
Hierbei ist es möglich, dass feste Gettermaterialien durch zusätzlich eingebrachte gasförmige Getter hinsichtlich ihres Getterverhaltens optimiert werden. Beispielswese können die Gettermaterialien nach einem Abpumpvorgang und einem Einbrennen im Ofen (Tempern) aktiviert werden. Hierdurch können sich beispielsweise reaktive Oxide metallischer Gettermaterialien bilden.
Bevorzugt ist der Glaskolben mit Quarzglas und/oder Hartglasgebildet oder besteht aus zumindest einem dieser Materialien. Hierbei und im Folgenden ist der Begriff „besteht“ im Rahmen der Herstellungstoleranzen zu interpretieren; das heißt, der Glaskolben kann herstellungsbedingte Unreinheiten aufweisen. Beispielsweise enthält der Glaskolben wenigstens 99 % Siliziumdioxid. Durch die Verwendung von Quarzglas oder Hartglas kann ein Glaskolben bereitgestellt werden, der mit einem Gasdruck von bis zu 30 bar (30 *10⁵ Pa) befüllt werden kann. Ferner haben Quarzglas und/oder Hartglas den Vorteil, dass sie äußerst temperaturbeständig ist und zudem sehr gute optische Eigenschaften aufweisen. Als Hartglaser kommen beispielsweise Duranglas, Alumnosilikatglas und/oder Borosilikatglas in Frage. Insbesondere eignen sich als Hartgläser solche Gläser, die auch im Halogenlampenbau zum Einsatz kommen. Der Glaskolben kann nach Art eines Glaskolbens einer Halogenlampe aufgebaut sein. Die äußere Glashülle der LED-Lampe beinhaltet bevorzugt ein Weichglas, das insbesondere nicht mit hohen Gasdrücken befüllt wird (bis circa maximal 1 bar). Zudem kann bei den genannten Gläsern bereits ein Temperaturschock von 100 K zu einem Reißen bzw. Springen des Glases führen. Im Gegensatz hierzu können Quarzglas und auch Hartglas auch höheren Temperaturschocks, beispielsweise bis zu 1000 K, ausgesetzt werden, ohne dass es zu Rissen oder Sprüngen kommt.
Die Glashülle der LED-Lampe ist bevorzugt mit einem Weichglas, insbesondere Kalk-Natron-Glas, gebildet oder besteht daraus. Weichglas zeichnet sich durch seine geringen Herstellungskosten und leichte Verarbeitbarkeit aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Glaskolben mit mattiertem Glas gebildet oder besteht aus mattiertem Glas. Insbesondere kann der Glaskolben mit mattiertem Quarzglas und/oder mattiertem Hartglas gebildet sein. Eine Mattierung des Glaskolbens führt zu einem Milchglas-Effekt. Beispielsweise wird durch die Mattierung das Aussehen des Leuchtmittels verbessert, da in dem Glaskolben angeordnete Leuchtdioden und gegebenenfalls Elektronikkomponenten durch die Mattierung nicht mehr direkt erkennbar bzw. von außen nicht mehr sichtbar sind. Ferner kann durch die Verwendung einer Mattierung eine omnidirektionale Lichtverteilung verbessert werden. Zusätzlich kann durch die Mattierung der optische Ausstrahlwinkel vergrößert werden, was zu einer besseren Lichtverteilung führt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Leuchtmittels enthält das Wärmeleitgas Helium oder besteht im Rahmen der Herstellungstoleranzen aus Helium. Das Wärmeleitgas kann beispielsweise eine Mischung aus Wasserstoffgas und Heliumgas enthalten. Helium zeichnet sich durch seine guten Wärmeleiteigenschaften aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Leuchtmittel eine Platine, auf der die zumindest eine Leuchtdiode, bevorzugt eine Vielzahl von Leuchtdioden, angeordnet ist. Die Platine ist zusammen mit der zumindest einen Leuchtdiode innerhalb des Glaskolbens angeordnet. Bei der Platine kann es sich um eine Metallkernplatine handelt. Alternativ ist es möglich, dass die Platine ein dünner Träger, beispielsweise eine Aluminiumfolie, ist. Beispielsweise ist die Platine reflektierend ausgebildet. Ein Element kann hierbei und im Folgenden „reflektierend“ ausgebildet sein, wenn es für die von der Leuchtdiode emittierte Strahlung einen Reflexionsgrad von wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 70 % und besonders bevorzugt wenigstens 80 %, aufweist. Bevorzugt wird diese Platine doppelseitig bzw. beidseitig bestückt. Hierdurch kann eine Abstrahlung in unterschiedliche Raumrichtungen, insbesondere nach vorne und nach hinten, ermöglicht werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine flexible Platine um einen Metallkern um 180° gebogen wird, um eine Abstrahlung nach vorne und hinten zu erhalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Leuchtmittel m Platinen, wobei m ≥ 2, bevorzugt m ≥ 3. Das Leuchtmittel umfasst also eine Vielzahl von Platinen. Auf jeder Platine ist zumindest eine Leuchtdiode, bevorzugt eine Vielzahl von Leuchtdioden, angeordnet. Insbesondere im Fall m ≥ 3 können die Platinen auf den (gedachten) Mantelflächen eines geraden Prismas mit einer symmetrischen bzw. gleichseitigen m-seitigen Grundfläche angeordnet sein. Eine symmetrische bzw. gleichseitige m-seitige Grundfläche kann eine m-zählige Drehachse aufweisen. Durch die beschriebene Anordnung der Platinen kann ein großer Raumwinkel mit den Leuchtdioden abgedeckt werden. Zudem wird durch die Anordnung auf gedachten Mantelflächen eines Prismas ein von den Platinen eingeschlossener Hohlraum erzeugt, der eine Wärmeabfuhr von den Leuchtdioden durch Konvektion in dem Hohlraum verbessert. Hierbei ist es möglich, dass die m Mantelflächen aus einer einzigen Platine gebildet sind, die mehrfach gebogen wurde. Hierfür kann die Platine flexibel ausgebildet sein.
Beispielsweise umfasst das Leuchtmittel fünf Platinen. In diesem Fall sind die Platinen auf den Mantelflächen eines geraden Prismas mit einer fünfeckigen Grundfläche angeordnet. Die Platinen schließen dann im Rahmen der Herstellungstoleranzen einen Winkel von 108° ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels ist die zumindest eine Leuchtdiode ein Volumenemitter. Ein Volumenemitter zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Leuchtdiode in sämtliche Raumrichtungen emittiert. Mit anderen Worten, ein Volumenemitter emittiert in den gesamten 4n-Raumwinkel. Im Gegensatz zu einem Flächenemitter kann ein Volumenemitter eine von einer Lambert'sehen Abstrahlcharakteristik abweichende Abstrahlcharakteristik aufweisen. Eine volumenemittierende Leuchtdiode kann eine auf ein strahlungsdurchlässiges Substrat, wie beispielsweise ein Saphirsubstrat, aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge umfassen, wobei das Substrat nach dem Aufwachsen nicht vollständig von den Halbleiterschichten entfernt wurde.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels ist die zumindest eine Leuchtdiode zumindest teilweise in ein Konversionsmaterial, insbesondere ein Wellenlängenkonversionsmaterial, eingebettet. Bevorzugt enthält das Leuchtmittel eine Vielzahl von Leuchtdioden, die alle in das Konversionsmaterial eingebettet sind. Mittels eines Wellenlängenkonversionsmaterials kann die von der Leuchtdiode emittierte Strahlung in Strahlung einer anderen, bevorzugt höheren, Wellenlänge konvertiert werden. Beispielsweise emittiert die Leuchtdiode blaues Licht, das mittels des Konversionsmaterials in weißes Licht konvertiert wird.
Das Konversionsmaterial kann in der Form von Streupartikeln in einen Verguss eingebracht sein. Bei dem Verguss kann es sich beispielsweise um einen Silikonverguss, einen Polyurethanverguss und/oder einen Epoxidharzverguss handeln. Der Verguss kann dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Leuchtdiode vor äußeren Einflüssen zu schützen. Ferner kann der Verguss weitere Streupartikel enthalten, an denen ein Teil der von der Leuchtdiode emittierten Strahlung ohne eine Wellenlängenkonversion gestreut wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Konversionsmaterial als, insbesondere keramische, Fluoreszenzschicht auf eine Strahlungsaustrittsfläche der Leuchtdioden aufgebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels umfasst dieses zumindest einen elektrischen Anschluss. Der elektrische Anschluss dient zur elektrischen Kontaktierung der zumindest einen Leuchtdiode. Der elektrische Anschluss durchdringt den Glaskolben. Mit anderen Worten, der elektrische Anschluss erstreckt sich von einem Inneren des Glaskolbens durch den Glaskolben hindurch nach außen. Ein äußerer Anschlussbereich des elektrischen Anschlusses kann frei zugänglich und/oder von außen elektrisch kontaktierbar sein. Der Anschluss kann in elektrischem Kontakt mit der Leuchtdiode stehen. Beispielsweise weist die zumindest eine Leuchtdiode, bevorzugt die Vielzahl von Leuchtdioden, einen elektrischen Kontaktbereich auf. Der Anschluss kann dann durch eine Lötverbindung mit dem Kontaktbereich verbunden sein.
Es ist möglich, dass das Leuchtmittel mittels des zumindest einen Anschlusses montierbar ist. Beispielsweise kann der Anschluss einen Stecker einer Steckverbindung bilden. Das Leuchtmittel kann dann in eine Halterung eingesteckt werden. Der zumindest eine Anschluss kann Teil eines sogenannten Stiftsockels sein. Beispielsweise enthält das Leuchtmittel zwei Anschlüsse, die einen G4- und/oder G9-Stiftsockel bilden.
Der Anschluss kann mit dem Glaskolben verschmolzen bzw. verschweißt sein. Das Verschmelzen kann insbesondere derart erfolgt sein, dass der Glaskolben weiterhin vakuumversiegelt ist. Beispielsweise ist zwischen dem Glaskolben und dem zumindest einen Anschluss, insbesondere in einem Verschmelzungsbereich des Anschlusses, eine Molybdän-Folie und/oder ein Molybdän-Draht angebracht, um so das Verschmelzen zu erleichtern. Die Molybdän-Folie bzw. der Molybdän-Draht ist mit Molybdän gebildet oder besteht aus Molybdän. Die Molybdän-Folie bzw. der Molybdän-Draht kann ferner ein Gettermaterial enthalten, beispielsweise in Form einer Beschichtung. Bevorzugt wird im Fall eines Quarzglas-Glaskolbens eine Molybdän-Folie verwendet und im Fall eines Hartglas-Glaskolbens ein Molybdän-Draht. Ferner können zwischen dem Glaskolben und dem Anschluss Übergangsgläser angebracht sein. Es ist zudem möglich, dass der Anschluss und/oder gegebenenfalls vorhandene Haltedrähte für eine Platine aus einem Gettermaterial bestehen oder mit einem Gettermaterial beschichtet sind. Hierfür eignen sich beispielsweise die oben genannten festen Gettermaterialien.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Leuchtmittel ferner einen Glasträger, auf dem die zumindest eine Leuchtdiode angeordnet ist. Die Leuchtdiode ist insbesondere zwischen dem Glasträger und dem Glaskolben angeordnet. Mit anderen Worten, eine dem Glasträger abgewandte Seite der Leuchtdiode ist dem Glaskolben zugewandt und umgekehrt. Bei dem Glasträger kann es sich beispielsweise um einen inneren Kolben des Glaskolbens handeln. Der Glasträger ist bevorzugt strahlungsdurchlässig ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Glasträger die Form eines Rohres auf. Der Glasträger kann somit eine äußere Mantelfläche und eine innere Mantelfläche aufweisen. Die zumindest eine Leuchtdiode ist dann auf der äußeren Mantelfläche des Glasträgers angeordnet. Insbesondere weist der Glasträger die Form eines zylinderförmigen Rundrohrs auf, wobei ein Innenraum des Glasträgers hohl ist. Der Glasträger kann an seinen Endseiten offen sein. Hierdurch kann der Innenraum des Glasträgers ebenfalls mit dem Wärmeleitgas gefüllt sein. Hierdurch wird eine zusätzliche Konvektion innerhalb des Glasträgers ermöglicht und damit die Kühlung der Leuchtdioden verbessert. Alternativ oder zusätzlich kann der Glaskolben zylinderförmig ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass der Glaskolben ellipsoidförmig oder kugelförmig ausgebildet ist.
Die Leuchtdiode kann derart auf dem Glasträger angeordnet sein, dass eine Seitenfläche der Leuchtdiode von dem Glasträger bedeckt und/oder überdeckt ist. Bei der Seitenfläche kann es sich um eine Montagefläche der Leuchtdiode handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Leuchtmittel eine Vielzahl von Leuchtdioden, die innerhalb des Glaskolbens angeordnet sind. Die Leuchtdioden bilden ein LED-Filament. Insbesondere kann das Leuchtmittel eine Vielzahl von LED-Filament umfassen. Bei einem LED-Filament (auch LED-Leuchtfarben genannt) kann es sich um ein drahtartiges Bauelement handeln, das eine Vielzahl von, insbesondere in Reihe geschalteten, Leuchtdioden enthält. Ferner kann ein LED-Filament eine Fluoreszenzschicht enthalten. Mit einem LED-Filament als Leuchtkörper kann beispielsweise das Aussehen eines Glühdrahts einer herkömmlichen Glühlampe nachgebildet werden. Falls das Leuchtmittel mehrere LED-Filamente aufweist, können diese elektrisch miteinander verbunden sein. Beispielsweise sind die LED-Filamente dann in Reihe geschaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels umfasst dieses eine Vielzahl von LED-Filamenten. Die LED-Filamente sind regelmäßig beabstandet auf der äußeren Mantelfläche des Glasträgers angeordnet. Eine Haupterstreckungsrichtung jedes LED-Filaments verläuft entlang der Erstreckungsrichtung des Glasträgers. Eine Erstreckungsrichtung des Glasträgers verläuft hierbei insbesondere entlang der äußeren Mantelfläche von der einen Endseite zu der anderen Endseite des Glasträgers. Hierbei und im Folgenden kann eine Anzahl von n LED-Filamenten, mit n ≥ 2, dann „regelmäßig beabstandet“ auf der Mantelfläche angeordnet sein, wenn der Glasträger mit den LED-Filamenten eine n-zählige Drehachse entlang der Erstreckungsrichtung des Glasträgers aufweist.
Figurenliste
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Die 1A, 1B, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9A, 9B, 10A, 10B, 11A, 11B, 12A, 12B, 13A, 13B, 14A, 14B und 14C Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Leuchtmittels sowie einer hier beschriebenen LED-Lampe.
Die 15A und 15B Messkurven zur Erläuterung eines hier beschriebenen Leuchtmittels und einer hier beschriebenen LED-Lampe.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden das hier beschriebene Leuchtmittel sowie die hier beschriebene LED-Lampe anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Dabei werden gleiche, gleichartige, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der Abbildungen der 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 näher erläutert. Die 1A zeigt eine Abbildung des Leuchtmittels 10 im ausgeschalteten Zustand, während die 1B eine Abbildung im angeschalteten Zustand, also mit leuchtenden Leuchtdioden 31, zeigt.
Das Leuchtmittel 10 umfasst einen Glaskolben 20 mit einem Fortsatz 22 und einem Montagebereich 21. Ferner umfasst das Leuchtmittel 10 LED-Filamente 30 mit Leuchtdioden 31 und jeweils ein Konversionsmaterial 34, das die Leuchtdioden 31 als Verguss umgibt, sowie Anschlüsse mit einem Verschmelzungsbereich 40, einem inneren Anschlussbereich 41 und einem äußeren Anschlussbereich 42.
Der Glaskolben 20 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet. Der Glaskolben 20 ist vakuumversiegelt und mit einem Wärmeleitgas, wie beispielsweise Helium, gefüllt. Der Glaskolben 20 kann mit Quarzglas und/oder Hartglas gebildet sein oder daraus bestehen.
Beispielsweise wird der Glaskolben 20 unter Verwendung einer Glasblas-Technik und/oder mittels Extrusion hergestellt. Hierbei ist es möglich, dass zunächst ein langes, rohrartiges Glasstück bereitgestellt wird. Das Glasstück kann dann in mehrere Komponenten unterteilt werden, wobei aus jeder Komponente ein Glaskolben 20 gebildet werden kann. An einem Trennungsbereich zwischen den Komponenten kann sich der Fortsatz 22 ausbilden, beispielsweise aufgrund einer Verdünnung des Glases im Trennungsbereich. An einer dem Fortsatz 22 gegenüberliegenden Seite kann der Montagebereich 21 ausgebildet sein. In dem Montagebereich 21 kann eine Vakuumversiegelung beispielsweise durch Zusammenpressen bzw. Krimpen der Endbereiche der Komponente aus dem Glasstück bereitgestellt werden. Vor dem Zusammenpressen können die Leuchtdioden 31 im Inneren der Komponente platziert werden und das Innere kann mit dem Wärmeleitgas gefüllt werden.
Die LED-Filamente 30 sind gleichmäßig in dem Glaskolben 20 verteilt und erstrecken sich entlang einer Haupterstreckungsrichtung des zylinderartig ausgebildeten Glaskolbens 20. Ferner erstrecken sich die LED-Filamente 30 entlang eines, in den 1A und 1B nicht erkennbaren, Glasträgers 25, der im Inneren des Glaskolbens 20 angeordnet ist.
Der Montagebereich 21 kann zur Halterung und elektrischen Kontaktierung des Leuchtmittels 10 dienen. Der Montagebereich 21 ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Innere des Glaskolbens 20 vakuumversiegelt ist und das in dem Glaskolben 20 enthaltene Wärmeleitgas nicht aus dem Glaskolben 20 entweichen kann.
Die Leuchtdioden 31 können mittels der Anschlüsse kontaktiert werden. Beispielsweise kann der äußere Anschlussbereich 42 hierfür in eine Halterung einer LED-Lampe 100 eingesteckt werden. Der innere Anschlussbereich 41 kann mit einem Kontaktbereich 35 der Leuchtdioden 31 verbunden sein.
Anhand der Darstellung der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 für eine LED-Lampe 100 näher erläutert. Das Leuchtmittel 10 enthält erneut einen Glaskolben 20. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B ist in dem Glaskolben eine Platine 32 angeordnet, auf der Leuchtdioden 31 angebracht sind. Der Glaskolben 20 weist zudem keinen zusätzlichen Glasträger 25 auf. Die Leuchtdioden 31 können beispielsweise auf die Platine 32 gelötet sein. Auf den Leuchtdioden 31 kann jeweils ein Konversionsmaterial 34, vorliegend beispielsweise als Fluoreszenzschicht, aufgebracht sein. Es ist möglich, dass der Glaskolben 20 ausschließlich den ersten Anschlussbereich 31 und die Platine 32 mit den Leuchtdioden 31 enthält.
Anhand der Darstellung der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 für eine LED-Lampe 100 näher erläutert. Das Leuchtmittel 10 umfasst eine in den Glaskolben 20 eingebrachte Platine 32 mit Leuchtdioden 31, wobei die Leuchtdioden 31 inklusive der Platine 32 in ein Konversionsmaterial 34 eingebettet sind. Der äußere Anschlussbereich 42 der Anschlüsse der Leuchtdioden 31 ist in ein erstes Gehäuse 26 eingebettet. Das erste Gehäuse 26 kann beispielsweise mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein und elektrisch isolierend ausgebildet sein. Beispielsweise wird der äußere Anschlussbereich 42 durch das erste Gehäuse 26 mechanisch und/oder elektrisch geschützt. Ferner kann ein zweites Gehäuse 27 vorhanden sein, das den Verschmelzungsbereich 40 der Anschlüsse umgeben kann.
Anhand der Darstellung der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 für eine LED-Lampe 100 näher erläutert. Hierbei ist eine Halterung für die Leuchtdioden 31 des Leuchtmittels 10 der 1 und 2 detailliert dargestellt. Die Leuchtdioden 31 sind Teil von LED-Filamenten 30, die auf einer äußeren Mantelfläche eines zylinderförmigen Glasträgers 25 angeordnet sind. Die LED-Filamente 30 sind mittels einer Verdrahtung 33 miteinander elektrisch leitend verbunden. Dies ermöglicht eine gemeinsame Kontaktierung der LED-Filamente 30 mittels der inneren Anschlussbereiche 41.
Anhand der Darstellung der 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen LED-Lampe 100 näher erläutert. Bei der LED-Lampe 100 handelt es sich um eine LED-Retrofitlampe. Die LED-Lampe 100 umfasst eine Glashülle 60, eine Fassung 61, einen Montagesockel 62 und ein Leuchtmittel 10. Die Fassung kann eine E27- oder eine E14-Fassung sein. Die Glashülle 60 ist über den Montagesockel 62 mit der Fassung 61 verbunden.
In dem Ausführungsbeispiel der 5 ist das Leuchtmittel 10 mit LED-Filamenten 30 ausgebildet. Das Leuchtmittel 10 ist mittels des Montagebereichs 21 in den Montagesockel 62 eingesetzt. Über den Montagesockel 62 sind die Anschlüsse 40, 41, 42 (in der 5 nicht dargestellt) elektrisch leitend mit der Fassung 61 verbunden. Das Leuchtmittel 10 ist von der Glashülle 60 umgeben.
In dem Zwischenraum 63 zwischen der Glashülle 60 und dem Leuchtmittel 10 befindet sich ein Wärmeleitgas, wobei der Druck des Wärmeleitgases in dem Zwischenraum 63 geringer als in dem Glaskolben 20 des Leuchtmittels 10 ist. Zum Aufrechterhalten des Drucks in der Glashülle 60 ist diese bevorzugt vakuumversiegelt ausgebildet.
Anhand der Darstellung der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 für eine LED-Lampe 100 näher erläutert. Dargestellt ist eine Platine 32 mit Leuchtdioden 31, die zur Anordnung in dem Innenraum des Leuchtmittels 10 vorgesehen sind. Die Platine 32 umfasst Halterungen 36, die zur mechanischen und/oder elektrischen Verbindung mit weiteren Platinen 32 dienen. Hierdurch können mehrere Platinen 32 relativ zueinander angeordnet werden und ein großer Raumwinkel mit dem Leuchtdioden 31 abgedeckt werden. Als Beispiel sind in der 6 drei Platinen 32 dargestellt, die auf den Mantelflächen eines geraden Prismas mit einer Grundfläche eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Es sind jedoch auch Anordnungen aus mehr Platinen 32 denkbar, wobei die Halterungen 36 jeweils entsprechend des gewünschten Winkels zwischen den Platinen 32 verbogen werden können. In dem Ausführungsbeispiel der 6 beträgt der Winkel zwischen den Platinen 32 im Rahmen der Herstellungstoleranzen 60°.
Eine der Platinen 32 weist Kontaktbereiche 35 auf, die mit den inneren Anschlussbereichen 41 und dem Verschmelzungsbereich 40 verbunden sind. Mittels der Halterungen 36 können die Leuchtdioden 31 der übrigen Platinen 32 kontaktiert werden.
Anhand der Darstellung der 7 ist ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen LED-Lampe 100 näher erläutert. Im Gegensatz zu der LED-Lampe der 5 beinhaltet die gezeigte LED-Lampe 100 ein Leuchtmittel 10 mit einem mattierten Glaskolben 20. Durch die Mattierung des Glaskolbens 20 können die Leuchtdioden 31 in dem Glaskolben 20 verdeckt werden und ein ästhetisches Erscheinungsbild der LED-Lampe 100 verbessert werden. Insbesondere im Fall von auf einer Platine 32 angebrachten Leuchtdiode 31 kann der Glaskolben 20 mattiert ausgebildet sein, da hierdurch Verdrahtungen auf der Platine 32 versteckt werden können.
Anhand der schematischen Darstellungen der 8, 9A und 9B sind unterschiedliche Ausführungsformen von Leuchtdioden 31 für ein hier beschriebenes Leuchtmittel 10 näher erläutert.
Die Leuchtdiode 31 der 8 ist als Volumenemitter ausgebildet. Die Leuchtdiode 31 kann ein, insbesondere strahlungsdurchlässiges, Substrat 312 enthalten, auf dem die strahlungsemittierenden Halbleiterschichten der Leuchtdiode 31 aufgebracht sind. Die Halbleiterschichten können mit einem als Fluoreszenzschicht ausgebildeten Konversionsmaterial 34 bedeckt sein.
In den 9A und 9B sind die Leuchtdioden 31 jeweils auf einer Platine 32 aufgebracht, wobei die Leuchtdioden 31 mittels Verdrahtungen 33 miteinander verbunden sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der 9A ist jeder Platine 32 eine Leuchtdiode 31 eineindeutig zugeordnet. Die Verdrahtungen 33 sind als Metallisierungen ausgebildet, die in Verbindungsbereichen der Platinen 32 aufgebracht sind. Die Anzahl der gewünschten Leuchtdioden 31 ist bei dieser Ausführungsform leicht skalierbar, da jeweils nur einzelne Platinen 32 hinzugefügt oder entfernt werden müssen und nicht die gesamte Verdrahtung und/oder Platinengröße neu konzipiert werden muss.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 9B sind mehrere Leuchtdioden 31 auf einer einzigen Platine 32 aufgebracht. Die Verdrahtungen 33 sind als Leiterbahnen auf der Platine 32 ausgebildet. Vorteilhafterweise können bei dieser Ausführungsform besonders viele Leuchtdioden 31 auf kleinem Raum bereitgestellt werden.
Anhand der Darstellungen der 10A und 10B ist die Verschmelzung des Glaskolbens 20 eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 mit den Anschlüssen 40, 41, 42 des Leuchtmittels 10 näher erläutert. Die 10A zeigt hierbei eine Vorderansicht eines Teils des Leuchtmittels 10 und die 10B zeigt eine Rückansicht. Dargestellt sind die inneren Anschlussbereiche 41 und die Verschmelzungsbereiche 40 der Anschlüsse. Rein beispielhaft sind die Leuchtdioden 31 des Leuchtmittels 10 auf einer Platine 32 aufgebracht.
Die Anschlüsse 40, 41, 42 beinhalten einen Draht, der sich ausgehend von einem Innenraum des Glaskolbens 20 nach außen erstreckt. Im Verschmelzungsbereich 40 wurde das Glasmaterial des Glaskolbens 20 im geschmolzenen Zustand gequetscht bzw. zusammengepresst, sodass der Draht vollständig von Glas umgeben ist und damit in das Glas eingeschmolzen ist. Dies ermöglicht eine luftdichte Versiegelung des Glaskolbens 20. Zwischen dem Draht und/oder anstelle des Drahtes kann in dem Verschmelzungsbereich 40 auch eine Folie zur Verschmelzung mit dem Glasmaterial des Glaskolbens 20 angebracht sein.
Der Draht kann neben Molybdän oder Wolfram auch aus einem Gettermaterial wie z.B. Tantal bestehen. Typischerweise wird jedoch Molybdän verwendet und mit einem Gettermaterial beschichtet (z.B. ZrAl).
In dem ersten Anschlussbereich 41 kann der Draht doppelt gebogen sein. Hierdurch ist es möglich, einen Kontaktbereich 35 an der Vorderseite und an der Rückseite der Platine 32 mit dem Draht elektrisch leitend zu verbinden. Mit anderen Worten, der erste Anschlussbereich 41 kann mit einer Vorderseite und einer Rückseite der Platine 32 in direktem Kontakt stehen. Durch eine solche Kontaktierung ist eine bessere Stromzufuhr gewährleistet. Zudem kann durch diese reine Klemmlösung auf ein Verlöten verzichtet werden. Zudem können die Leuchtdioden 31 an der Vorderseite und an der Rückseite quasi zeitgleich kontaktiert werden. Bei einem Defekt einer der Leuchtdioden 31 an der Vorderseite oder an der Rückseite kann somit die nicht defekte Seite weiterhin leuchten.
Anhand der Darstellungen der 11A, 11B, 12A, 12B, 13A und 13B ist die Verschmelzung des Glaskolbens 20 eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 mit den Anschlüssen 40, 41, 42 des Leuchtmittels 10 näher erläutert. Die 11A, 12A und 13A zeigen jeweils eine Verschmelzung bei der Verwendung von Quarzglas als Material für den Glaskolben 20. Die 11B, 12B und 13B zeigen jeweils eine Verschmelzung bei der Verwendung von Hartglas, wie beispielsweise Borosilikatglas, Alumnosilikatglas und/oder Duranglas, als Material für den Glaskolben 20. Hierbei zeigen die 12A, 12B, 13A und 13B jeweils alternative Leuchtmittel 10', die sich von den hier beschriebenen Leuchtmitteln 10 dadurch unterscheiden, dass anstelle von Leuchtdioden 31 ein Glühdraht 51 als Leuchtkörper eingesetzt wird. Die Verschmelzung im Bereich des Montagebereichs 21 bzw. Verschmelzungsbereichs 40 kann bei dem hier beschriebenen Leuchtmittel 10 jedoch dem der alternativen Leuchtmittel 10' entsprechen. Die in Verbindung mit den alternativen Leuchtmitteln 10' beschriebenen Merkmale des Verschmelzungsbereichs 40 sind somit explizit als zur Erfindung gehörige Ausführungsbeispiele anzusehen.
Im Fall von Quarzglas-Lampen beinhaltet der Verschmelzungsbereich 40 eine Folie, bei der es sich insbesondere um eine Molybdän-Folie handeln kann. Im Gegensatz hierzu werden bei Hartglas-Lampen die Draht-Stromzuführungen der Anschlüsse 40, 41, 42 direkt eingeschmolzen. Der Draht im Anschlussbereich 40 bei den Hartglas-Lampen kann ebenfalls mit Molybdän gebildet sein. Alternativ kann ein Draht mit einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung und/oder ein Wolfram-Draht verwendet werden.
Molybdän-Glas-Verbindungen sind als Draht-Einschmelzung in der Regel nur möglich, wenn sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten um weniger als circa 10 % unterscheiden, wie z.B. bei den Hartgläsern. Beispielsweise weist Quarzglas einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 0,6 * 10^-6 K^-1 auf, Molybdän einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 5,1 * 10^-6 K^-1 und Hartglas einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 4,7 * 10^-6 K^-1. Durch die Verwendung einer Molybdän-Folie und/oder Übergangsgläser in dem Verschmelzungsbereich 40 kann der Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgeglichen werden und eine Schmelzverbindung zwischen den Anschlüssen 40, 41, 42 und dem Glaskolben 20 bereitgestellt werden.
Anhand der Darstellungen der 14A, 14B und 14C sind Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10 sowie hier beschriebener LED-Lampen 100 näher erläutert. In den Figuren sind jeweils alternative Lampen 100' mit alternativen Leuchtmitteln 10' dargestellt, bei denen anstelle von Leuchtdioden 31 ein Glühdraht als Leuchtkörper zum Einsatz kommt. Die übrigen Komponenten der alternativen Lampen 100' entsprechen jedoch denen von hier beschriebenen LED-Lampen 100. Mit anderen Worten, es ist lediglich ein Austausch der Glühdrähte mit Leuchtdioden 31 erforderlich, um eine hier beschriebene LED-Lampe 100 bereitzustellen. Die in Verbindung mit den alternativen Lampen 100' beschriebenen Merkmale sind somit explizit als zur Erfindung gehörige Ausführungsbeispiele anzusehen.
Die Lampen 100' umfassen jeweils eine Glashülle 60, ein alternatives Leuchtmittel 10' sowie eine Fassung 61. Ferner kann ein Montagesockel 62 vorhanden sein. Die Glashülle 60 kann birnenförmig (14A und 14B) ausgebildet sein. Alternativ kann die Glashülle 60 zylinderförmig (14C) ausgebildet sein. Das Leuchtmittel 10' kann nach Art einer Halogenlampe mit Stiftsockel ausgebildet sein (14A). Der Glaskolben 20 kann aber auch elliptisch bzw. ellipsoidförmig oder als Kugel ausgebildet sein (14B und 14C). Der Vorteil in einer solchen Form liegt in dem größeren Volumen in dem Glaskolben 20, wodurch die Konvektion innerhalb des Glaskolbens 20 weiter verbessert wird.
Anhand der Diagramme der 15A und 15B ist eine Funktionsweise des hier beschrieben Leuchtmittels 10 bzw. der hier beschriebenen LED-Lampe 100 näher erläutert. Die 15A zeigt eine von einem in dem Glaskolben 20 angeordneten Leuchtkörper abgegebene Wärmeleistung P in Watt als Funktion des Drucks des Wärmeleitgases p (in mbar) in dem Glaskolben 20. Hierbei sind vier verschiedene Messkurven für unterschiedliche Wärmeleitgase gezeigt: Stickstoff 81, Argon 82, Krypton 83 und Xenon 84. Mit steigendem Fülldruck steigt auch die Wärmeabfuhr durch das Wärmeableitgas.
Die 15B zeigt einen Füllgasverlust β in beliebigen Einheiten in Abhängigkeit von dem Druck in dem Glaskolben 20 für Helium 91, Krypton 93 und Xenon 94. In einem ersten Druckbereich 901 unterhalb eines Knickpunkts 90 bei etwa 1000 mbar ist der Druck in dem Glaskolben 20 so gering, dass nur Gasdiffusion zu beobachten ist und keine Konvektion. In einem zweiten Druckbereich 902 oberhalb des Knickpunkts 90 wird der Leuchtkörper in dem Glaskolben 20 mittels Konvektion gekühlt. Der dritte Druckbereich 903 entspricht dem Fülldruckbereich konventioneller Halogenlampen und bevorzugt dem Druckbereich des Wärmeleitgases in dem Glaskolben 20 eines hier beschriebenen Leuchtmittels 10.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

10: Leuchtmittel
20: Glaskolben
21: Montagebereich
22: Fortsatz
25: Glasträger
26: erstes Gehäuse
27: zweites Gehäuse
30: LED-Filament
31: Leuchtdiode
32: Platine
33: Verdrahtung
34: Konversionsmaterial
35: Kontaktbereich
36: Halterung
40: Verschmelzungsbereich
41: innerer Anschlussbereich
42: äußerer Anschlussbereich
51: Glühdraht
60: Glashülle
61: Fassung
62: Montagesockel
63: Zwischenraum
81: Wärmeleistung für Stickstoff
82: Wärmeleistung für Argon
83: Wärmeleistung für Krypton
84: Wärmeleistung für Xenon
90: Knickpunkt
91: Füllgasverlust für Helium
93: Füllgasverlust für Krypton
94: Füllgasverlust für Xenon
901: erster Druckbereich
902: zweiter Druckbereich
903: dritter Druckbereich
100: LED-Lampe

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

EP 2535640 A1 [0003]

Claims

Leuchtmittel (10) für eine LED-Lampe (100), umfassend - einen Glaskolben (20), der mit einem Wärmeleitgas gefüllt ist, und - zumindest eine innerhalb des Glaskolbens (20) angeordnete Leuchtdiode (31), wobei - das Wärmeleitgas in dem Glaskolben (10) bei Raumtemperatur einen Druck von wenigstens 2,2 bar aufweist.
Leuchtmittel (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Glaskolben (20) ferner ein Gettermaterial enthält.
Leuchtmittel (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Gettermaterial zumindest teilweise als Gas in den Glaskolben (20) eingebracht ist.
Leuchtmittel nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei das Gettermaterial zumindest teilweise als Feststoff in den Glaskolben (20) eingebracht ist.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Glaskolben (20) mit Quarzglas und/oder Hartglas gebildet ist oder aus zumindest einem dieser Materialien besteht.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Glaskolben (20) mit mattiertem Glas gebildet ist oder daraus besteht.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wärmeleitgas Helium, insbesondere Helium und Wasserstoffgas, enthält.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Platine (32) auf der die zumindest eine Leuchtdiode (31) angeordnet ist.
Leuchtmittel (10) nach dem vorherigen Anspruch, umfassend m Platinen (32), mit m ≥ 2, wobei auf jeder Platine zumindest eine Leuchtdiode (31) angeordnet ist.
Leuchtmittel (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei m ≥ 3 und wobei die Platinen (32) auf den Mantelflächen eines gedachten geraden Prismas mit einer gleichseitigen m-seitigen Grundfläche angeordnet sind.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Leuchtdiode (31), insbesondere eine Vielzahl von Leuchtdioden (31), zumindest teilweise in ein Konversionsmaterial (34) eingebettet ist.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zumindest einen elektrischen Anschluss (40, 41, 42) zur elektrischen Kontaktierung der zumindest einen Leuchtdiode (31), wobei der Anschluss (40, 41, 42) den Glaskolben (20) durchdringt.
Leuchtmittel (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Anschluss (40, 41, 42) mit dem Glaskolben (20) verschmolzen ist.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassenden einen Glasträger (25) auf dem die zumindest eine Leuchtdiode (31) angeordnet ist, wobei die Leuchtdiode (31) zwischen dem Glasträger (25) und dem Glaskolben (20) angeordnet ist.
Leuchtmittel (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Glasträger (25) die Form eines Rohres, insbesondere eines zylinderförmigen Rundrohrs, aufweist und die zumindest eine Leuchtdiode (31) auf einer äußeren Mantelfläche des Glasträgers (25) angeordnet ist.
Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von innerhalb des Glaskolbens angeordneten Leuchtdioden (31), die zumindest ein LED-Filament (30) bilden.
Leuchtmittel (10) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von LED-Filamenten (30), die regelmäßig beabstandet auf der äußeren Mantelfläche des Glasträgers (25) angeordnet sind, wobei eine Haupterstreckungsrichtung jedes LED-Filaments (30) entlang der Erstreckungsrichtung des Glasträgers (25) verläuft.
LED-Lampe (100) umfassend, - eine Glashülle (60) die mit dem Wärmeleitgas gefüllt ist und - ein innerhalb der Glashülle (60) angeordnetes Leuchtmittel (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - das Wärmeleitgas in der Glashülle (10) bei Raumtemperatur einen Druck von wenigstens 1 bar aufweist.
LED-Lampe (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Glashülle (60) mit einem Weichglas, insbesondere Kalk-Natron-Glas, gebildet ist oder daraus besteht.