DE102017120023A1

DE102017120023A1 - Halbleiterlampe und Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe

Info

Publication number: DE102017120023A1
Application number: DE102017120023.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Dendorfer; Thomas Klafta; Patrick Kotal; Krisztian Novak; Wolfgang Seitz; Henrike Streppel
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: US10495266B2; US20190063691A1; DE102017120023B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterlampe (1), umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Kavität (22) zum Aufnehmen einer Lichtquelle, bevorzugt einer LED (40), und eines Treibers (3) für die Lichtquelle, wobei das Gehäuse (2) mindestens ein Spritzkanal (6) zum Einspritzen eines Umspritzungsmaterials (8) in die Kavität (22) des Gehäuses (2) aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe (1).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterlampe und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe, bevorzugt eine multi-facettierte Reflektorlampe und ein Verfahren zum Herstellen einer multi-facettierten Reflektorlampe.
Stand der Technik
Halbleiterlampen, insbesondere multi-facettierte Reflektorlampen, beinhalten in der Regel ein Gehäuse, welches im Inneren eine Kavität aufweist, sowie eine in der Kavität aufgenommenes Leuchtmittel, insbesondere eine auf einem Leiterplatte angeordnete LED, und einen Treiber für das Leuchtmittel.
Es ist bekannt, Komponenten des Treibers mit einer Umspritzung zu versehen. Bei diesem sogenannten „Potting“ werden die entsprechenden Komponenten mittels eines Umspritzungsmaterials mehr oder minder eingekapselt. Das Potting beziehungsweise das Umspritzen des Treibers erfolgt zumeist derart, dass der Treiber in die Kavität eingesetzt und anschließend das Umspritzungsmaterial eingebracht wird. Dies geschieht, bevor das Leuchtmittel, eine das Leuchtmittel aufweisende Leiterplatte und die Linse angebracht beziehungsweise eingesetzt werden. Die vorgenannten Komponenten werden in zeitlich nachgelagerten Fertigungsschritten an die Halbleiterlampe angebracht. Ein solches Umspritzungsverfahren ist beispielsweise aus der WO 2010 145 925 A1 bekannt.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass das Leuchtmittel, die das Leuchtmittel aufweisende Leiterplatte und die Linse zwingend erst nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials an die Halbleiterlampe angeordnet werden können. Folglich ist es nicht möglich, die Leuchtmittelleiterplatte und den Treiber vor dem Einbau in die Kavität elektrisch zu verbinden, was sich jedoch hinsichtlich des Fertigungsprozesses von Halbleiterlampen als vorteilhaft herausgestellt hat.
Ferner ist es bekannt, den Treiber mit Material zu umspritzen, bevor der Treiber in die Kavität des Gehäuses eingebracht wird. Solche auch als „Pre-Potting“ bezeichnete Verfahren sind unter anderem aus der US 2016 215 934 A1 und der WO 2015 028 404 A1 bekannt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass für das Umspritzen ein zusätzliches Formenwerkzeug notwendig ist, in welchem der Treiber in einem vorgelagerten Zwischenschritt eingelegt, umspritzt und wieder herausgenommen werden muss.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Halbleiterlampe, sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine Halbleiterlampe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird eine Halbleiterlampe vorgeschlagen, welches ein Gehäuse mit einer Kavität zum Aufnehmen einer Lichtquelle, bevorzugt einer LED, und eines Treibers für die Lichtquelle umfasst. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse mindestens ein Spritzkanal zum Einspritzen eines Umspritzungsmaterials in die Kavität des Gehäuses auf. Dadurch, dass das Gehäuse mindestens ein Spritzkanal zum Einspritzen eines Umspritzungsmaterials in die Kavität des Gehäuses aufweist, kann ein Umspritzen beziehungsweise ein Potting von sich in der Kavität befindlichen Komponenten der Halbleiterlampe erfolgen, wenn diese sich bereits in der Kavität befinden. Mit anderen Worten ist ein Potting der Kavität auch noch möglich, nachdem die Halbleiterlampe im Wesentlichen gänzlich zusammengebaut ist. Durch das in die Kavität eingebrachte Umspritzungsmaterial ist es möglich, zumindest Teile des Treibers mit Umspritzungsmaterial zu umgeben. Die mit dem Umspritzungsmaterial umspritzten Komponenten können mithin in der Kavität gegen Stöße und Vibrationen gesichert werden sowie gegen den Kontakt mit etwaige in die Kavität eingedrungener Feuchtigkeit oder korrosiv wirkenden Medien, welche beispielsweise elektrische Komponenten beschädigen könnten, abzutrennen beziehungsweise zu isolieren.
Wenn das Umspritzungsmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wärmeleitend ist, kann zumindest an dem Treiber während des Betriebs der Halbleiterlampe entstehende Wärme zumindest von den Teilen des Treibers, die mit dem Umspritzungsmaterial in wärmeleitenden Kontakt stehen, durch Wärmeleitung an das Umspritzungsmaterial und von diesem weiter an mit diesem in Kontakt stehende Gehäuseteile abgeleitet werden. Durch das in die Kavität eingebrachte Umspritzungsmaterial ist es möglich, zumindest Teile des Treibers in wärmeleitende Verbindung mit dem Umspritzungsmaterial zu bringen. Mithin ist eine verbesserte Wärmeabfuhr zumindest von Teilen des Treibers erzielt. Bevorzugt steht das in die Kavität eingebrachte Umspritzungsmaterial mit dem Gehäuse und zumindest mit Teilen des Treibers in wärmeleitenden Kontakt.
Unter „wärmeleitend“ wird in dieser Anmeldung ein Material verstanden, dass eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, bevorzugt während des Betriebs der LED-Lampe eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Luft, mithin größer als 0,0262 W/m·K. Besonders bevorzugt beträgt die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden Materials mindestens 0,03 W/m·K, insbesondere mindestens 0,05 W/m·K, insbesondere mindestens 0,075 W/m·K, insbesondere mindestens 0,082 W/m·K, insbesondere mindestens 0,1 W/m·K, insbesondere mindestens 1,5 W W/m·K, insbesondere mindestens 1,75 W/m·K, 2 W/m·K, 3 W/m·K, 4 W/m·K oder höher.
Insbesondere, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Gehäuse in Wesentlichen geschlossen ist, mithin die Kavität eine geschlossene Kavität ist, kann mindestens ein Spritzkanal die Kavität mit einer äußeren Umgebung des Gehäuses verbinden. Dadurch ist es möglich, in das geschlossene Gehäuse beziehungsweise die abgeschlossene Kavität Umspritzungsmaterial von außen einzubringen. Bevorzugt wird das Gehäuse geschlossen, nachdem die Lichtquelle, bevorzugt die LED, und der Treiber in die Kavität eingebracht wurden. So kann anschließend noch ein Umspritzen beziehungsweise Potting zumindest von Teilen des Treibers bei geschlossenem Gehäuse erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen Grundkörper und einen Deckel, wobei mindestens ein Spritzkanal in dem Grundkörper und/oder in dem Deckel angeordnet ist. Dadurch kann die Halbleiterlampe einfach zusammengebaut werden und die Kavität in einfacher Weise verschlossen werden. Die Kavität ist dann mithin von der äußeren Umgebung im Wesentlichen getrennt. Durch das Vorsehen eines Spritzkanals in dem Grundkörper und/oder in dem Deckel kann durch diesen Spritzkanal Umspritzungsmaterial nach einem Zusammenbau des Gehäuses von außen in die Kavität eingebracht werden. Insbesondere, wenn an dem Deckel vor dessen Zusammenbau mit dem Grundkörper die Lichtquelle und der Treiber befestigt werden, wobei Deckel, Lichtquelle und Treiber bevorzugt ein komplettes Lichtmodul ausbilden, können Teile des Lichtmoduls, zumindest Teile des Treibers, nach einem Einführen und einem Verbinden des Deckels und des Grundkörpers durch ein Einbringen von Umspritzungsmaterial in die Kavität mit Umspritzungsmaterial umspritzt werden.
Um eine Wärmeübertragung aus der Kavität an das Gehäuse weiter zu verbessern und/oder eine nochmals verbesserte Stoß- und Vibrationsresistenz und/oder eine nochmals verbesserte Isolierung der elektrischen Komponenten der Halbleiterlampe gegen Feuchtigkeit und/oder Korrosion zu erzielen, kann das Umspritzungsmaterial ferner mit einer Lichtquellenleiterplatte, welche die Lichtquelle aufweist, und/oder mit einem mit der Lichtquelle und/oder der Lichtquellenleiterplatte in wärmeleitender Verbindung stehenden Kühlkörper in Kontakt stehen, bevorzugt in wärmeleitenden Kontakt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine Linse zum Fokussieren von durch die Lichtquelle emittiertem Licht, wobei bevorzugt mindestens ein Spritzkanal zumindest teilweise in der Linse ausgebildet ist, wobei bevorzugt der Deckel die Linse umfasst. Dadurch kann die Halbleiterlampe mit besonders geringen Fertigungskosten hergestellt werden, da die Linse in der Regel eine rotationssymmetrische, im Wesentlichen flache Form aufweist und mindestens ein Spritzkanal in einfacher Weise an der Linse angeordnet werden kann sowie ein Werkzeug, insbesondere ein Spritzgusswerkzeug, zur Herstellung der Linse auch bei Vorsehen von mindestens einem Spritzkanal an der Linse keinen wesentlich komplizierteren Aufbau erfordert.
In einer besonders bevorzugten weiteren Ausführungsform steht durch mindestens einen Spritzkanal in die Kavität des Gehäuses eingebrachtes Umspritzungsmaterial zumindest mit einem Teil des Treibers und zumindest einem Teil des Gehäuses in Kontakt, wobei bevorzugt das eingespritzte Umspritzungsmaterial eine wärmeleitende Verbindung zumindest zwischen einem Teil des Treibers, eines Kühlkörpers und/oder einer die Lichtquelle aufweisenden Leiterplatte und zumindest einem Teil des Gehäuses bereitstellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Kavität eine Trennwand vorgesehen, die im Inneren des Gehäuses zumindest einen Trennraum von der Kavität trennt, wobei die Trennwand bevorzugt derart im Gehäuse angeordnet ist, dass keine Verbindung zwischen dem Trennraum und dem mindestens einem Spritzkanal besteht. Dadurch ist es möglich, dass nur ein Teil der Kavität gepottet wird. Mit anderen Worten wird bei einem Einbringen von Umspritzungsmaterial durch mindestens einen Spritzkanal in die Kavität der Trennraum nicht mit Umspritzungsmaterial gefüllt, da die Trennwand diesen von der restlichen Kavität trennt. So kann das Umspritzungsmaterial gezielt in die Bereiche der Kavität eingebracht werden, an welchen eine Dämpfung beziehungsweise Isolierung und/oder eine Wärmeableitung erforderlich beziehungsweise gewünscht ist. Dadurch ist es möglich, zum Erzielen der vorgenannten Wirkungen gegenüber einer Kavität ohne Trennwand Material einzusparen, so dass die Fertigungskosten der so hergestellten Halbleiterlampen entsprechend sinken.
Ein besonders einfacher Fertigungsprozess der Halbleiterlampe kann erzielt werden, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ein Stopfen zum Verschließen mindestens eines Spritzkanals vorgesehen ist, und/oder dass mindestens ein Spritzkanal durch einen Kontaktierungspins zum elektrischen Kontaktieren der Halbleiterlampe mit einer Stromversorgung verschlossen ist, und/oder dass mindestens ein Spritzkanal durch Umspritzungsmaterial verschlossen ist, wobei das Umspritzungsmaterial bevorzugt aushärtend ist.
Um Luft, die durch das in die Kavität eingebrachte Umspritzungsmaterial verdrängt wird, ein Entweichen zu ermöglichen und so ein besonders effektives Einbringen des Umspritzungsmaterial zu erzielen, kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Spritzkanal als Entlüftungskanal zum Entlüften der Kavität bei einem Einbringen von Umspritzungsmaterial vorgesehen sein.
Damit ein zumindest in Bezug auf das erforderliche Umspritzungsmaterial besonders materialsparender und zusätzlich einfacher Aufbau der Halbleiterlampe erzielt wird, kann das Gehäuse einen Sockelteil und ein Oberteil aufweisen, wobei der Sockelteil bevorzugt aus einem Kunststoff ausgebildet sein kann und das Oberteil bevorzugt aus Glas ausgebildet sein kann, wobei bevorzugt mindestens ein Spritzkanal in dem Sockelteil ausgebildet sein kann. Dadurch lässt sich in günstiger Weise die Größe der Kavität anpassen. Zudem kann in dem Sockelteil in einfacher Weise mindestens ein Spritzkanal angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugen Ausführungsform sind der Treiber und die Lichtquelle auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Dadurch kann ein besonders effektiver Zusammenbau der Halbleiterlampe erzielt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugen Ausführungsform ist das Umspritzungsmaterial in Form eines nicht aushärtenden Materials bereitgestellt. Dadurch ist es möglich, dass die Halbleiterlampe unmittelbar nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials weiterverarbeitet werden kann und nicht auf ein Aushärten gewartet zu werden braucht. Bevorzugt ist das Umspritzungsmaterial ein nicht aushärtendes einkomponentiges Material, bevorzugt ein Einkomponenten-Kunststoff, es ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wenn das Umspritzungsmaterial ein aushärtendes und/oder sich nach Einbringen in die Kavität weiter verfestigendes Material umfasst, kann das Umspritzungsmaterial vor dem Aushärten eine besonders niedrigere Anfangsviskosität aufweisen, so dass ein einfaches Einbringen in die Kavität auch durch kleine und/oder eng ausgebildete Spritzkanäle möglich ist und/oder eine hohe Endviskosität aufweisen, so dass ein im Wesentlichen nichtviskoser, fester Endzustand erreichbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Umspritzungsmaterial eine Knetmasse, einen Klebstoff, eine Gummi-Gel-Mischung, ein Duroplast und/oder ein Silikon auf.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe vorgeschlagen, umfassend die Schritte des Bereitstellens eines Gehäuses mit einer Kavität und des Einsetzen eines Treibers und einer Lichtquelle in die Kavität. Erfindungsgemäß wird im Anschluss an das Einsetzen des Treibers und der Lichtquelle in die Kavität ein Umspritzungsmaterial zumindest in einen Teil der Kavität durch mindestens einen Spritzkanal eingebracht.
Durch das Verfahren werden die zur Halbleiterlampe beschriebenen Vorteile und Wirkungen entsprechend erzielt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung das Gehäuse nach dem das Einsetzen des Treibers und der Lichtquelle in die Kavität verschlossen wird, wobei das Einbringen des Umspritzungsmaterials im Anschluss an das Verschließen des Gehäuses erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausbildung wird durch das Einspritzen des Umspritzungsmaterials in die Kavität das Umspritzungsmaterial zumindest mit einem Teil des Treibers und zumindest einem Teil des Gehäuses in Kontakt gebracht, wobei bevorzugt durch das Einspritzen des Umspritzungsmaterials eine wärmeleitende Verbindung zumindest zwischen einem Teil des Treibers, eines Kühlkörpers und/oder einer die Lichtquelle aufweisenden Leiterplatte und zumindest einem Teil des Gehäuses bereitstellt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird vor dem Einbringen des Umspritzungsmaterials in der Kavität eine Trennwand zum Abtrennen eines Trennraums von der restlichen Kavität eingebracht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird mindestens ein Spritzkanal nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials mit einem Stopfen verschlossen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird mindestens ein Spritzkanal durch eingespritztes Umspritzungsmaterial verschlossen, wobei das eingespritzte Umspritzungsmaterial bevorzugt den mindestens einen Spritzkanal aufgrund eines Aushärtens dauerhaft verschließt und/oder mindesten ein Spritzkanal mittels eines Stopfens verschlossen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird mindestens eine Öffnung zum Einführen eines Kontaktierungspins als Spritzkanal verwendet, wobei der Spritzkanal nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials durch einen Kontaktierungspins zum elektrischen Kontaktieren der Halbleiterlampe mit einer Stromversorgung verschlossen wird. Dadurch kann auf das Vorsehen von zusätzlichen Öffnungen zum Bereitstellen der Spritzkanäle verzichtet werden. Ferner sind keine zusätzlichen Komponenten zum Verschließen des mindestens einen Spritzkanals vorzusehen. Bevorzugt ragt ein Kontaktierungsstift des in der Kavität positionierten Treibers im eingebauten Zustand vor Anbringen der Kontaktierungspins am Gehäuse aus der Öffnung zum Einführen des Kontaktierungspins heraus. Der Kontaktierungspin weist dann bevorzugt eine Aufnahmebohrung zum Aufnehmen zumindest der Spitze des Kontaktierungsstiftes auf, wobei der Kontaktierungspin bei einem Verschließen der Öffnung auf den Kontaktierungsstift geschoben wird, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Kontaktierungspin und Kontaktierungsstift entsteht und gleichzeitig die Öffnung verschlossen werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird die Kavität beim Einbringen von Umspritzungsmaterial mittels eines als Entlüftungskanal vorgesehenen Spritzkanals entlüftet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird die Halbleiterlampe für das Einbringen des Umspritzungsmaterials in Bezug auf eine Längserstreckung der Halbleiterlampe parallel zur Erdbeschleunigung, bevorzugt mit nach oben gerichteter Linse, positioniert. Dadurch kann auf eine Abdichtung der Kavität nach oben hin, mithin in Richtung beziehungsweise im Bereich der Linse, verzichtet werden. Die Halbleiterlampe wird mit ihrer Basis oder ihrem Sockelteil oder ihrem Fuß, an welchem in der Regel die Kontaktierungspins angeordnet sind oder werden, in Richtung der Erdbeschleunigung, mithin nach unten weisend, angeordnet. Die Lichtquelle und die Linse sind folglich oben angeordnet. Wird das Umspritzungsmaterial in die Kavität eingebracht, füllt sich diese von unten nach oben mit ansteigendem Füllpegel. Insbesondere, wenn das Umspritzungsmaterial ein aushärtendes Material ist, kann die Halbleiterlampe in diesen aufgerichteten Zustand gehalten werden, bis das Material zumindest soweit ausgehärtet ist, dass es nicht mehr fließfähig ist. Das Umspritzungsmaterial kann dann seine Position nicht mehr ändern, und so beispielsweise nicht mehr auf die Lichtquelle fließen. Entsprechend kann die Halbleiterlampe besonders einfach aufgebaut werden. Bevorzugt ist im Vergleich zu herkömmlich aufgebauten Halbleiterlampen lediglich mindestens ein Spritzkanal vorzusehen und Umspritzungsmaterial einzubringen.
Figurenliste
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 schematisch die Halbleiterlampe aus 1 mit eingebrachtem Umspritzungsmaterial;
3 schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
5 schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
6 schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
7 schematisch eine perspektivische Seitenansicht einer Halbleiterlampe vor dem Zusammensetzen von Lichtmodul und Grundkörper;
8 schematisch eine perspektivische Schnittansicht der Halbleiterlampe aus 7 in einem zusammengesetzten Zustand; und
9 schematisch eine perspektivische Schnittansicht der Linse der Halbleiterlampe aus 8.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In 1 ist schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Halbleiterlampe 1 ist in Form einer multi-facettierten Reflektorlampe ausgebildet. Alternativ kann die Halbleiterlampe 1 aber auch eine andere Form aufweisen. Beispielsweise kann die Halbleiterlampe 1 als PAR-Scheinwerfer beziehungsweise PAR-Kanne ausgebildet sein.
Die Halbleiterlampe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Grundkörper 20 und einen Deckel 21 umfasst. Im Inneren des Gehäuses 2 weist dieses eine Kavität 22 auf. In der Kavität 22 ist ein Treiber 3 angeordnet, welcher mit einer Leuchtmittelleiterplatte 4 elektrisch leitend verbunden ist und mittels welchem eine mittig auf der Leuchtmittelleiterplatte 4 angeordnete LED 40 gesteuert werden kann. In einer Längserstreckung L der Halbleiterlampe 1 gesehen, welche sich von einer Basis 28 in Richtung eines Optikbereichs 29 erstreckt, unterhalb der Leuchtmittelleiterplatte 4 ist diese in wärmeleitender Weise mit einem im Wesentlichen scheibenförmigen Kühlkörper 5 verbunden. Die Kavität 22 wird mithin im Wesentlichen durch den Grundkörper 20 des Gehäuses 2 und den Kühlkörper 5 begrenzt.
Alternativ kann der Kühlkörper 5 auch becherförmig ausgeführt sein, wobei die Seitenwände des Kühlkörpers 5 dann bevorzugt ebenfalls in wärmeleitender Weise in Kontakt mit dem Gehäuse 2 stehen. Die ergibt eine nochmals verbesserte Wärmeabfuhr vom Kühlkörper 5 zum Gehäuse 2.
Zur externen Stromversorgung des Treibers 4 sind an der Basis 28 Kontaktierungspins 9 in Form eines bajonettartigen GU10-Aschlusses vorgesehen. Alternativ können auch andere Formen von Kontaktierungspins 9 vorgesehen werden, beispielsweise GU5.3-Stifte. Ferner kann die Basis 28 auch als Gewindesockel, bevorzugt als Edisongewinde, oder als Stecksockel ausgebildet sein.
In dem Gehäuse 2 sind ferner Spritzkanäle 6 vorgesehen. Mittels der Spritzkanäle 6 ist es möglich, im zusammengebauten Zustand der Halbleiterlampe 1, folglich bei geschlossenem Gehäuse 2, bei welchem der Deckel 21 und der Grundkörper 20 fest verbunden sind, sowie die LED 40 und der Treiber 3 in der Kavität 22 angeordnet sind, ein Umspritzungsmaterial (nicht gezeigt) in die Kavität 22 einzubringen. Die Spritzkanäle 6 stellen folglich eine Verbindung zwischen der äußeren Umgebung der Halbleiterlampe 1 und der Kavität 22 bereit. Die Spritzkanäle 6 erstrecken sich jeweils durch den Deckel 21, die Leuchtmittelleiterplatte 4 und den Kühlkörper 5, so dass das Umspritzungsmaterial beim Einbringen beziehungsweise Einspritzen in die Kavität 22 an den Bereich des Treibers 3 gelangt.
In 2 ist schematisch die Halbleiterlampe 1 aus 1 mit eingebrachtem Umspritzungsmaterial 8 gezeigt. Das Umspritzungsmaterial 8 wurde vorliegend durch den in den 1 und 2 links angeordneten Spritzkanal 6 in die Kavität 22 eingebracht. Der rechts gezeigte Spritzkanal 6 hingegen wurde als Entlüftungskanal vorgesehen. Durch das Eindringen von Umspritzungsmaterial 8 in die Kavität 22 verdrängte Luft konnte so ohne eine Kompression zu erfahren aus der Kavität 22 entweichen. Durch dieses Vorgehen ist sichergestellt, dass beim Einbringen des Umspritzungsmaterials 8 in der Kavität 8 kein Überdruck infolge einer Kompression von sich in der Kavität 22 befindenden Luft erzeugt wird, welcher dem Einbringen beziehungsweise Einspritzen entgegenwirken würde.
Vorliegend wurde die Halbleiterlampe 1 für das Einbringen des Umspritzungsmaterials 8 bezogen auf ihre Längserstreckung L parallel zur Erdbeschleunigung g mit nach unten, in Richtung der Erdbeschleunigung g gerichteter Basis 28 angeordnet. Das durch den Spritzkanal 6 eingebrachte Umspritzungsmaterial 8 füllte so während des Einbringens die Kavität 22 von unten her, folglich von der Basis 28 her auf und bildete eine im Wesentlichen senkrecht zur Erdbeschleunigung g, mithin auch senkrecht zur Längserstreckung L orientierte Oberfläche 80 aus. Durch diese Positionierung der Halbleiterlampe 1 kann auf zusätzliche Abdichtungen in Richtung der LED 40 verzichtet werden.
Das Umspritzungsmaterial 8 kapselt den Treiber 3 folglich zu wesentlichen Teilen ein. Durch diese Einkapselung ist eine verbesserte Stoß- und Vibrationsresistenz des Treibers 3 und zugleich eine Isolierung der elektrischen Komponenten des Treibers 3 gegen einen Kontakt mit Feuchtigkeit oder korrosiv wirkenden Medien erzielt.
Vorliegend weist das Umspritzungsmaterial 8 ein Zweikomponentenharz auf, welches in einem Einbringungszustand eine niedrige Viskosität aufweist und nach einem Aushärten im Wesentlichen formstabil ist. Durch die hohe Fließfähigkeit im Einbringungszustand vor dem Aushärten können die Spritzkanäle besonders klein, mithin mit besonders kleinem Durchmesser ausgebildet sein.
Das Umspritzungsmaterial 8 stellt ferner aufgrund der Umspritzung eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Treiber 3 und dem Grundkörper 20 des Gehäuses her. Das Umspritzungsmaterial weist vorliegend eine Wärmeleitfähigkeit von 0,82 W/m·K auf, so dass im Vergleich zu einer lediglich mit Luft gefüllten Kavität 22 eine erhöhte Wärmeübertragung von den Treiber 3 auf das Gehäuse 2 erzielt ist.
Alternativ können als Umspritzungsmaterial 8 auch andere aushärtende oder nichtaushärtende Materialien vorgesehen sein, beispielsweise ein- oder mehrkomponentige Kunststoffe, Knetmassen, Klebstoffe, Gummi-Gel-Mischungen, Duroplaste und/oder Silikone. Ferner kann das Umspritzungsmaterial auch andere Wärmeleitfähigkeitswerte aufweisen, beispielsweise 0,5 W/m·K, 0,75 W/m·K, 1 W/m·K, 1,5 W/m·K 1,75 W/m·K, 2 W/m·K oder mehr.
Zum Verschließen der Spritzkanäle 6 sind in diese nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials 8 Stopfen 62 eingebracht. Dadurch ist das Innere des Gehäuses 2 beziehungsweise die Kavität 22 von der äußeren Umgebung der Halbleiterlampe 1 getrennt. Entsprechend ist auch ein Medienaustausch zwischen der Kavität 22 und der äußeren Umgebung im Wesentlichen unterbunden, so dass sich die Halbleiterlampe auch zum Einsatz in Anwendungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, beispielsweise in Badezimmern, eignet.
3 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Halbleiterlampe 1 entspricht im Wesentlichen jener aus den 1 und 2. Die Halbleiterlampe 1 aus 3 weist zusätzlich eine Trennwand 25 auf, welche von der Kavität 22 einen Trennraum 250 abtrennt. Durch die Spritzkanäle 6 eingebrachtes Umspritzungsmaterial 8 kann dadurch nur in einen Teil der Kavität 22 gelangen, der Trennraum 250 hingegen bleibt frei von Umspritzungsmaterial 8.
4 ist schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform zu entnehmen. Die Halbleiterlampe 1 entspricht in ihrem Aufbau im Wesentlichen jener aus 1, wobei als Spritzkanäle die für das Einführen der Kontaktierungspins vorgesehenen Öffnungen 26 im Gehäuse 2 verwendet werden. Nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials 8 werden die Öffnungen 26 durch die Kontaktierungspins 9 verschlossen und entsprechend der in 1 gezeigten Ausführungsform ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktierungspins 9 und den Treiber 3 hergestellt.
5 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Halbleiterlampe 1 entspricht in ihrem Aufbau im Wesentlichen jener aus 1, wobei ein Spritzkanal 6 in einer seitlichen Wand des Gehäuses 2 im Bereich der Basis 28 angeordnet ist.
In 6 ist schematisch eine Schnittansicht einer Halbleiterlampe 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt, deren Aufbau im Wesentlichen jenem aus 1 entspricht, wobei der Grundkörper 20 des Gehäuses 2 in einen Sockelteil 23 aus einem Kunststoff und einem Oberteil 27 aus Glas unterteilt ist. Vorliegend erstreckt sich ein in dieser Ansicht nicht gezeigter Spritzkanal durch den Sockelteil. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Spritzkanal auch in einem anderen Bereich des Gehäuses 2 angeordnet sein und/oder die Öffnungen zur Aufnahme der Kontaktierungspins gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform als Spritzkanal 6 zum Einbringen von Umspritzungsmaterial verwendet werden.
7 zeigt schematisch eine perspektivische Seitenansicht einer Halbleiterlampe 1 vor dem Zusammensetzen eines Lichtmoduls 7 und des Grundkörper 20. Das Lichtmodul 7 ist ein in einer vorausgegangenen Fertigungsstufe erfolgter Zusammenbau aus Deckel 21, Linse 24, Leuchtmittelleiterplatte samt LED und Treiber 3. Das Lichtmodul 7 wird anschließend parallel zur Längserstreckung L mit dem Grundkörper 20 zusammen geführt. Zur elektrischen Kontaktierung des Treibers 3 greifen Kontaktierungsstifte 30 des Treibers 3 in dafür in den Kontaktierungspins 9 vorgesehene Bohrungen (nicht gezeigt). Mit anderen Worten wird das Lichtmodul 7 in die Kavität 22 des Grundkörpers 20 gestreckt. Im Anschluss werden Deckel 21 und Grundkörper 20 fest miteinander verbunden, beispielsweise mittels eines Klebstoffes oder mittels Ultraschallschweißens.
8 zeigt schematisch eine perspektivische Schnittansicht der Halbleiterlampe 1 aus 7 in einem zusammengesetzten Zustand. In dem Deckel 21 sind Spritzkanäle 6 vorgesehen, die im Wesentlichen durch in radial äußeren Bereichen der Linse 24 vorgesehenen Aussparungen 60 ausgebildet sind. Durch die Spritzkanäle 6 im Anschluss an den Zusammenbau von Leuchtmodul 7 und Grundkörper 20 in die Kavität 22 eingebrachtes Umspritzungsmaterial 8 kapselt im Wesentlichen den gesamten Treiber 3 ein.
Die Linse 24 der Halbleiterlampe 1 aus 8 ist in 9 schematisch in einer perspektivischen Schnittansicht gezeigt. Da die Aussparungen 60 zum Ausbilden der Spritzkanäle 6 radial außen an der Linse 24 angeordnet sind, ist eine Abstrahlleistung der unter der Linse 24 in der Halbleiterlampe 1 mittig angeordneten LED 40 nicht durch eine ungewollte Lichtbrechung und/oder Reflexion an den Spritzkanälen beeinträchtigt. Die Spritzkanäle 6 sind dabei so in der Linse 24 angeordnet, dass keine weiteren Aussparungen oder Öffnungen zusätzlich in das Gehäuse 2 oder in darin angeordneten Bauteilen, wie Leuchtmittelleiterplatte oder Kühlkörper, zusätzlich vorzusehen sind, um die Spritzkanäle auszubilden und die äußere Umgebung der Halbleiterlampe 1 mit der Kavität 22 zu verbinden.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterlampe
2: Gehäuse
20: Grundkörper
21: Deckel
22: Kavität
23: Sockelteil
24: Linse
25: Trennwand
250: Trennraum
26: Öffnung
27: Oberteil
28: Basis
29: Optikbereich
3: Treiber
30: Kontaktierungsstift
32: Treiberleiterplatte
4: Leuchtmittelleiterplatte
40: LED
5: Kühlkörper
6: Spritzkanal
60: Aussparung
62: Stopfen 7 Leuchtmodul
8: Umspritzungsmaterial
80: Oberfläche
9: Kontaktierungspin
L: Längserstreckung
g: Erdbeschleunigung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010145925 A1 [0003]
US 2016215934 A1 [0005]
WO 2015028404 A1 [0005]

Claims

Halbleiterlampe (1), umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Kavität (22) zum Aufnehmen einer Lichtquelle, bevorzugt einer LED (40), und eines Treibers (3) für die Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mindestens ein Spritzkanal (6) zum Einspritzen eines Umspritzungsmaterials (8) in die Kavität (22) des Gehäuses (2) aufweist.
Halbleiterlampe (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Grundkörper (20) und einen Deckel (21) umfasst, wobei mindestens ein Spritzkanal (6) in dem Grundkörper (20) und/oder in dem Deckel (21) angeordnet ist.
Halbleiterlampe (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Linse (24) zum Fokussieren von durch die Lichtquelle emittiertem Licht umfasst, wobei bevorzugt mindestens ein Spritzkanal (6) zumindest teilweise in der Linse (24) ausgebildet ist, wobei bevorzugt der Deckel (21) die Linse (24) umfasst.
Halbleiterlampe (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch mindestens einen Spritzkanal (6) in die Kavität des Gehäuses (2) eingebrachte Umspritzungsmaterial (8) zumindest mit einem Teil des Treibers (3) und zumindest einem Teil des Gehäuses (2) in Kontakt ist, wobei bevorzugt das eingespritzte Umspritzungsmaterial (8) eine wärmeleitende Verbindung zumindest zwischen einem Teil des Treibers(3), eines Kühlkörpers (5) und/oder einer die Lichtquelle aufweisenden Lichtquellenleiterplatte (4) und zumindest einem Teil des Gehäuses (2) bereitstellt.
Halbleiterlampe (1) gemäße einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kavität (22) eine Trennwand (25) vorgesehen ist, die im Inneren des Gehäuses (2) zumindest einen Trennraum (250) von der Kavität (22) trennt, wobei die Trennwand (25) bevorzugt derart im Gehäuse (2) angeordnet ist, dass keine Verbindung zwischen dem Trennraum (250) dem mindestens einem Spritzkanal (6) besteht.
Halbleiterlampe (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stopfen (62) zum Verschließen mindestens eines Spritzkanals (6) vorgesehen ist, und/oder dass mindestens ein Spritzkanal (6) durch einen Kontaktierungspins (9) zum elektrischen Kontaktieren der Halbleiterlampe (1) mit einer Stromversorgung verschlossen ist, und/oder dass mindestens ein Spritzkanal (6) durch Umspritzungsmaterial (8) verschlossen ist, wobei das Umspritzungsmaterial (8) bevorzugt aushärtend ist.
Halbleiterlampe (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Spritzkanal (6) als Entlüftungskanal zum Entlüften der Kavität bei einem Einbringen von Umspritzungsmaterial (8) vorgesehen ist.
Halbleiterlampe (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Sockelteil (23) und ein Oberteil (27) aufweist, wobei der Sockelteil (23) bevorzugt aus einem Kunststoff ausgebildet ist und das Oberteil (27) bevorzugt aus Glas ausgebildet ist, wobei bevorzugt mindestens ein Spritzkanal (6) in dem Sockelteil (23) ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe (1), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Gehäuses (2) mit einer Kavität (22); und Einsetzen eines Treibers (3) und einer Lichtquelle in die Kavität (22); dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Einsetzen des Treibers (3) und der Lichtquelle in die Kavität (22) ein Umspritzungsmaterial (8) zumindest in einen Teil der Kavität (22) durch mindestens einen Spritzkanal (6) des Gehäuses (2) eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Gehäuse nach dem das Einsetzen des Treibers (3) und der Lichtquelle in die Kavität (22) verschlossen wird, wobei das Einbringen des Umspritzungsmaterials (8) im Anschluss an das Verschließen des Gehäuses (2) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einspritzen des Umspritzungsmaterials in die Kavität das Umspritzungsmaterial zumindest mit einem Teil des Treibers und zumindest einem Teil des Gehäuses (2) in Kontakt gebracht wird, wobei bevorzugt durch das Einspritzen des Umspritzungsmaterials eine wärmeleitende Verbindung zumindest zwischen einem Teil des Treibers, eines Kühlkörpers und/oder einer die Lichtquelle aufweisenden Leiterplatte und zumindest einem Teil des Gehäuses (2) bereitstellt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des Umspritzungsmaterials (8) in der Kavität (20) eine Trennwand (25) zum Abtrennen eines Trennraums (250) von der restlichen Kavität (22) eingebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spritzkanal (6) nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials (8) mit einem Stopfen (62) verschlossen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spritzkanal (6) durch eingespritztes Umspritzungsmaterial (8) verschlossen wird, wobei das eingespritzte Umspritzungsmaterial (8) bevorzugt den mindestens einen Spritzkanal (6) aufgrund eines Aushärtens dauerhaft verschließt und/oder mindesten ein Spritzkanal (6) mittels eines Stopfens (62) verschlossen wird, und/oder dass mindestens eine Öffnung (26) zum Einführen eines Kontaktierungspins (9) als Spritzkanal (6) verwendet wird, wobei der Spritzkanal (6) nach dem Einbringen des Umspritzungsmaterials (8) durch einen Kontaktierungspins (9) zum elektrischen Kontaktieren der Halbleiterlampe (1) mit einer Stromversorgung verschlossen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität beim Einbringen von Umspritzungsmaterial (8) mittels eines als Entlüftungskanal vorgesehenen Spritzkanals (6) entlüftet wird, und/oder, dass die Halbleiterlampe (1) für das Einbringen des Umspritzungsmaterials (8) in Bezug auf eine Längserstreckung (L) der Halbleiterlampe (1) parallel zur Erdbeschleunigung (g), bevorzugt mit nach oben gerichteter Linse (24), positioniert wird.