DE202005006053U1

DE202005006053U1 - Energiesparlampe

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Publication number: DE202005006053U1
Application number: DE200520006053
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Dr Wieland Forschungslabor De GmbH
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2015-04-16

Abstract

Energiesparlampe,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Energiesparlampe
– Leuchtdioden (1) auf einer Platine aus einem beliebigen Basismaterial angeordnet sind,
welche von
– einem kapazitiven Netzteil, das einen zeitlich konstanten Gleichstrom liefert, oder
– einem getakteten Netzteil ohne Transformator oder
– einem getakteten Netzteil mit diskretem Schalttransistor oder
– einem Netzteil mit Speicherkondensator (5) und Phasenanschnittsteuerung (23, 24)
gespeist werden, welches über
– einen Anschluß (10), der in bestehende Fassungen für Glühlampen, Halogenlampen oder Leuchtstofflampen eingesetzt werden kann, mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden kann,
wobei vor den LEDs (1)
– eine Optik zur Lichtverteilung angeordnet ist.

Description

Diese Erfindung beschäftigt sich mit dem Gebiet der Beleuchtungstechnik. Heutige Energiesparlampen, welche als energiesparender Ersatz für Glühlampen eingesetzt werden, verwenden Gasentladungsröhren auf Basis von Quecksilberdampf und einen Phosphor auf der Wand der gläsernen Entladungsröhre in der Art von Leuchtstofflampen und besitzen einen Wirkungsgrad von 10-15%, der den Wirkungsgrad normaler Glühlampen von ca. 2% und den von Halogenlampen (ca. 5%) deutlich übertrifft.
In Zeiten stark gestiegener Energiekosten werden sie daher in grossem Umfang eingesetzt, um existierende Glühlampen zu ersetzen. Zu diesem Zweck besitzen diese Lampen einen Sockel, der einen Betrieb in üblichen Glühlampenfassungen ermöglicht. Derartige Energiesparlampen haben jedoch den Nachteil, daß sie ggf. mit einer erheblichen Verzögerung im Bereich von etlichen Sekunden unter Flackern zünden, ihre volle Helligkeit vielfach erst nach einigen Minuten Brenndauer erreichen und nur eine Lebensdauer um ca. 8000 Stunden besitzen, welche durch häufiges Ein- und Ausschalten zudem deutlich verkürzt wird. Selbst bei vorsichtiger Nutzung überstehen derartige Lampen nach Untersuchungen der Stiftung Warentest (Heft 10/2002) vielfach nur ca. 3000 Schaltvorgänge.
Dies begrenzt die Einsatzmöglichkeiten konventioneller Energiesparlampen für viele Anwendungen (etwa als Treppenhausbeleuchtung).
Obendrein enthalten diese Lampen Quecksilber, dessen Einsatz in den letzten Jahren immer stärkeren Beschränkungen aus Umweltschutzgründen unterworfen ist.
Im letzten Jahrzehnt hat sich der Wirkungsgrad von Leuchtdioden (LEDs) im sichtbaren Spektralbereich von 0.05% auf ca. 5-15% erhöht.
Die Lebensdauer solcher LEDs kann über 50000 Stunden betragen.
Sie sind unempfindlich gegen Ein- und Ausschaltvorgänge und erreichen sofort ihre volle Helligkeit.
Zusätzlich wurden LEDs entwickelt, die weißes Licht emittieren. Leuchtdioden werden heute bereits für einige Anwendungen als Signalleuchten und für Leuchtreklame sowie als Dekorationsbeleuchtung (siehe Broschüre der Fa. Osram, 93049 Regensburg, „Die neue Dimension des Lichts", http://www.osram-os.com/download/brochures/LM PI DE.pdf -Stand vom 11.4. 2005- sowie Gebrauchsmusterschrift DE 202 16 833 U1 vom 8.4. 2004 und Business-Katalog 2005 der Fa. Conrad-Electronic, D-92240 Hirschau, S. 398 ff.) eingesetzt. Die meisten dieser Module und Leuchten besitzen nur einen geringen Lichtstrom (bis 35 1m für weißes Licht) oder haben niedrige Wirkungsgrade (maximal 5%) und sind aufgrund der Flußspannung von Leuchtdioden von nur wenigen Volt -im Falle weißer InGaN-Leuchtdioden ca. 3,2 V- für niedrige Gleichspannungen ausgelegt und daher für einen direkten Netzbetrieb in einer Glühlampenfassung ungeeignet.
Für eine Speisung aus dem 230V Wechselspannungs-Netz wäre die Verwendung eines Netzteils, in der Regel eines dafür im Handel angebotenen separaten Schaltnetzteils, erforderlich, welches erhebliche Abmessungen und Masse besitzt. Derartige Netzteile sind zum Einbau etwa in Möbel bestimmt und speisen derartige LED-Lampen über ein Kabel, sind jedoch nicht für Betrieb in einem Glühlampensockel geeignet.
Auch für Notbeleuchtung bestimmte LED-Lampen (siehe z.B. Katalog 2004/05, S. 1551 der Fa. Bürklin OHG, 40231 Düsseldorf) verwenden einen Trafo mit erheblichen Abmessungen und liefern aufgrund der geringen Zahl typischerweise verwendeter 12 bis 21 5 mm LEDs oder einzelne Luxeon-Emitter nur einen begrenzten Lichtstrom.
Auch sie sind nicht zum Betrieb in Glühlampensockeln geeignet.
Derartige kleine Transformatoren besitzen darüber hinaus nur einen Wirkungsgrad von ca. 30-60%.
US-Patent 6,719,446 B2 beschreibt zwar eine LED-Lampe als Ersatz für Glühlampen und Halogenlampen, welche den Wirkungsgrad üblicher Glühbirnen übertreffen soll. Jedoch wird darin keine Lösung für das Problem genannt, mit hinreichendem Wirkungsgrad die erforderliche geringe Niederspannung zum Betrieb der LEDs zu erzeugen.
Zur Zeit werden kommerziell nur LED-Leuchtmittel mit GU10- oder E27-Sockel für 230V Betriebsspannung mit 12 bis 21 5 mm LEDs oder 1 bis 3 Luxeon-Emittern der Fa. Lumileds und einem Lichtstrom von deutlich unter 100 Lumen, in der Regel ≤ 25 Lumen, angeboten (siehe z.B. Conrad Business-Katalog 2005, Fa. Conrad Electronic, D-92240 Hirschau, S. 1260 f., Conrad Ergänzungskatalog 2005, S. 65).
Sie werden aufgrund ihres geringen Wirkungsgrades als bestensfalls gleichwertiger Ersatz für Halogenlampen beworben.
Die LEDs in diesen Lampen werden entweder kapazitiv oder mit einem einfachen Schaltnetzteil mit HF-Transformator gespeist. Bei der kapazitiven Speisung (siehe 1) wird ein Kondensator (2) mit Impedanz Z=1/iωC als Vorwiderstand für die Leuchtdiode eingesetzt und diese mit pulsierendem Gleichstrom gespeist. Zwei Schutzdioden (3, 4) begrenzen die in der Sperrphase der LEDs an selbigen anliegende Spannung und verhindern eine Überschreitung deren maximaler Sperrspannung. Derartige Schaltungen sind bereits seit den 70er Jahren bekannt (siehe z.B. S. 32 im Buch von Alfred Härt1 „Optoelektronik in der Praxis", ISBN-3-9800 725-0-9).
Eine solche Serienschaltung von 16 LEDs bzw. 2 parallelgeschalteten Zweigen mit je 23 in Reihe geschalteten LEDs wurde von N.S. Harisankar in der Zeitschrift „Elektronics for you" (New Delhi, ISSN 0013-516X), von Februar 2003 mit einem zusätzlichen Glättungskondensator (5) vorgeschlagen. Eine ähnliche Schaltung mit einem Brückengleichrichter (6) anstelle der Dioden (3,4), wie er bereits in Patentanmeldung EP1353536A1 für ein LED-Nachtlicht beschrieben ist, findet man in einigen z.Z. kommerziell vertriebenen LED-Lampen für 230V-Netzbetrieb (siehe 2). Der parallel zu den Leuchtdioden zur Verminderung des Flackerns geschaltete Kondensator reicht bei beiden Schaltungen zur Glättung des pulsierenden Gleichstroms erwartungsgemäß selbst bei Verwendung von Kondensatoren mit großen Kapazitäten für den Glättungskondensator (5) längst nicht aus, da sich dieser Kondensator (5) nicht auf eine so hohe Spannung aufladen kann, dass er den Strom durch die Leuchtdioden während des Nulldurchgangs der Netzspannung liefern kann, was durch PSPICE-Simulationen und Messungen an einem kommerziellen Produkt (siehe 3) bestätigt wurde. Der pulsierende LED-Strom bei dieser Lampe schwankte bei einem Kondensator (2) von 0,33 μF trotz Verwendung eines Elektrolytkondensators (5) von 10 μF zur Glättung zwischen ca. 7.2 mA und 0.5 mA, wobei die Leuchtdioden mit einem Tastverhältnis von <= 50 % gespeist werden. Die erzielbare Helligkeit und der Wirkungsgrad wird bei einem Betrieb mit pulsierendem Gleichstrom gegenüber dem von LED-Herstellern empfohlenen Betrieb mit konstant 20 mA herabgesetzt (siehe etwa die Application Note 1005 „Operational Considerations for LED Lamps and Display Devices" der Firma Agilent Technologies Inc., Palo Alto, CA 94306 vom 1.11. 1999) und die Lebensdauer der LEDs verkürzt. Danach reduziert eine derartige Speisung die Lichtausbeute mindestens um einen Faktor 2/3. Auch dies ist für eine Energiesparlampe bei den derzeitigen Wirkungsgraden der LEDs nicht akzeptabel, so daß der Vorschlag eines gepulsten Betriebs von LEDs aus US-Pat. 6,5777,072 für eine Energiesparlampe ungünstig wäre.
4 zeigt den schwankenden zeitlichen Verlauf der Lichtintensität einer solchen kommerziellen LED-Lampe mit Glühlampensockel, deren LEDs praktisch nur zu einem Bruchteil der Zeit Licht emittieren. Hieraus resultiert eine geringe Helligkeit, welche solche Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke schwer verwendbar macht. Die Konstruktion (insbesondere die Verwendung von für dauerhaften Betrieb an Netzspannung nicht vorgesehener, nicht gegen Entflammen geschützter Kondensatoren (2) als Impedanzen) entspricht vielfach auch nicht den Sicherheitsstandards, welche an eine solche Stromversorgung etwa nach der neuen im Entwurfsstadium befindlichen Normen IEC 62384 und IEC 61347-2-13 zu stellen wären.
Selbst die von LED-Herstellern für Netzteile von LED-Lampen empfohlenen speziellen Schaltnetzteilschaltungen erzeugen oft nur einen pulsierenden Gleichstrom, welcher zu einem geringen Lichtstrom und Wirkungsgrad der angeschlossenen LEDs führt.
Für den Einsatz von weißen LEDs als Energiesparlampe ist es aufgrund des begrenzten Wirkungsgrades der Leuchtdioden von maximal ca. 10% erforderlich, einen möglichst hohen Wirkungsgrad für das zu integrierende Netzteil zu erreichen und den Wirkungsgrad der LEDs durch passende Ansteuerung optimal auszunutzen, um den Wirkungsgrad komventioneller Energiesparlampen auf Basis von Quecksilberdampf-Entladungsröhren zu erreichen.
Ein anderer, zur Zeit neu auf dem Markt eingeführter LED-Strahler mit einem 1 W Luxeon-Emitter (25 lm Lichtstrom) enthält zwar einen getakteten Wandler mit Transformator, der Gleichstrom mit ca. 13% Restwelligkeit liefert.
Der Wirkungsgrad dieses Eintakt-Sperrwandlers lag jedoch nach Messungen bei nur ca. 42 %. Der geringe Wirkungsgrad ist u.a. auf Verluste an der Ausgangs-Gleichrichterdiode, Schaltverluste an dem im Wandler-IC integrierten MOSFET-Transistor, der Verlustleistung durch die direkte Speisung des Wandler-IC aus der gleichgerichteten Netzspannung von 325 V, sowie auf erhebliche Verluste an dem (aufgrund der Streuinduktivität des eingesetzten HF-Transformators zum Schutz des Schalttransistors im IC benutzten) Entlastungsnetzwerks zurückzuführen. Obendrein enthält dieser LED-Strahler nur einen Reflektor aus unverspiegeltem Plexiglas mit einem Brechungsindex von n_D=1,5057, so daß ein nicht unerheblicher Anteil des Lichts, welches mit einem kleineren Winkel gegen die Flächennormale als dem Grenzwinkel der Totalreflexion von 41,6° auf dessen Oberfläche trifft, nicht reflektiert wird, sondern nutzlos ins Gehäuse der Lampe gelangt.
Auch diese Konstruktion ist aufgrund des geringen Wirkungsgrades des Netzteils und des geringen Lichtstromes und der Lichtausbeute der LEDs von 25 lm/W, was bei einer mittleren Wellenlänge von 555 nm einem Wirkungsgrad von knapp 3,7% entspricht, zum Ersetzen konventioneller Energiesparlampen von 400–900 lm Lichtstrom und ca. 42 lm/W- 65 lm/W Lichtausbeute bzw. 6,2%–9,6% Wirkungsgrad nicht geeignet.
Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, eine Energiesparlampe zu schaffen, welche eine hohe Schaltfestigkeit und Lebensdauer aufweist, eine geringe Zündverzögerung besitzt und nach dem Einschalten und im Betrieb nicht flackert sowie sofort die volle Helligkeit erreicht, dabei jedoch einen ähnlich hohen Gesamt-Wirkungrad wie übliche Energiesparlampen nach An von Gasentladungslampen aufweist, so daß diese dazu geeignet ist, konventionelle Glühlampen ohne Umbau von Beleuchtungseinrichtungen zu ersetzen und anstelle von konventionellen Energiesparlampen eingesetzt werden kann.
Diese Probleme werden durch die Energiesparlampe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß Leuchtdioden (1) mit hoher Lichtausbeute (z.B. Nichia NSPW-500CS, Nichia NSPWR70SS) von ≥ 55,6 lm/W in einer Energiesparlampe nach 5 als Lichtquelle eingesetzt werden, welche mit Gleichstrom zeitlich konstanter Stromstärke gespeist werden, der mit hohem Wirkungsgrad von einem Netzteil aus der Netzspannung von 230V erzeugt wird, welches sich auf einer Platine (12) im Sockel der Energiesparlampe befindet, wobei der Anschluß der Lampe (10) zu konventionellen Leuchtmitteln, insbesondere zu Glühlampen, kompatibel ist. Bevorzugt werden LEDs (1) mit einer Lichtausbeute von ≥ 31 lm/W, besonders bevorzugt solche mit einer Lichtausbeute von ≥ 50 lm/W.
LEDs (1) mit einer Lichtausbeute von ca. 55,6 lm/W wie die LED NSPWR70SS von Fa. Nichia, Tokushima 774-8601, Japan, erreichen ca. 8,2% Wirkungsgrad, solche mit 70 lm/W ca. 10,3%, was im Bereich des Wirkungsgrades konventioneller Energiesparlampen liegt. Es können bedrahtete LEDs oder LEDs zur Oberflächenmontage aus beliebigem Material, darunter auch solche aus InGaP oder organische LEDs, verwendet werden. Bevorzugt werden weiße Leuchtdioden, welche auf einer Platine (11) montiert sind.
Als Anschlußsockel (10) werden E27-Sockel, E14-Sockel, GU 10-, G 9- und GZ 10-Sockel bevorzugt.
Gemäß Anspruch 1 sollen die Leuchtdioden von einem kapazitiven Netzteil nach 6, 7 und 14, welches einen zeitlich konstanten Gleichstrom liefert, einem getakteten Netzteil ohne HF-Transformator, wie etwa dem Abwärtswandler nach 8, 12 und 13 oder einem getakteten Netzteil mit HF-Transformator und diskretem Leistungstransistor oder einem Netzteil mit Kondensator (5) zur Energiespeicherung und Phasenanschnittsteuerung nach 9 gespeist werden. 11 dient zur Erläuterung der Funktionsweise des Netzteils mit Phasenanschnittsteuerung. 15 erläutert ein kapazitives Netzteil zur Versorgung von ICs der Wandler.
Bevorzugt wird ein kapazitives Netzteil oder ein getaktetetes Netzteil ohne Transformator, welche Wirkungsgrade von ≥ 90% bzw. ≥ 75% erreichen. Energiesparlampen nach Anspruch 1 besitzen Kollimator- bzw. Strahlaufweitungsoptiken. Bevorzugt wird eine Optik mit hoher Lichttransmission. Als Optiken können vergütete Linsen oder Spiegel mit hochreflektierenden Beschichtungen eingesetzt werden. 10 zeigt eine Möglichkeit für eine Optik zur Strahlaufweitung mittels einer Spiegeloptik schematisch.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Aufgrund der hohen Netzspannung und der geringen Flußspannung der LEDs (1) ist eine Serienschaltung einer größeren Zahl von LEDs (1) nach Anspruch 2 zur Erzielung des erforderlichen Lichtstromes günstiger als eine Parallelschaltung.
Um einen bestimmten Strom festzulegen ist ferner die Verwendung einer Konstantstromquelle nach Anspruch 3 zur Speisung der LEDs empfehlenswert. Hierzu eignet sich etwa ein Feldeffekttransistor oder ein Spannungsregler des Typs LM317 bzw. LM317L (7), Fa. National Semiconductor, und ein Widerstand (8).
Diese Konstantstromquelle kann gleichzeitig dazu genutzt werden, den Strom durch die Leuchtdiode bzw. Serienschaltung von Leuchtdioden (1) bei Verwendung eines kapazitiven Netzteils nach Anspruch 4 (siehe 6) zusammen mit einem Kondansator (5) auch zeitlich konstant zu halten. Durch den Spannungsabfall an der Konstantstromquelle wird dieser Kondensator (5), wenn die Eingangsspannung den Scheitelwert erreicht, auf eine höhere Spannung aufgeladen, so daß die gespeicherte Energie ausreicht, den konstanten Stromfluß durch die LEDs auch während der Nulldurchgänge zu überbrücken.
Eine derartige Glättung könnte alternativ auch mit einem Widerstand von R>=100 Ω erzielt werden, was jedoch zu einer höheren Verlustleistung oder erheblich größeren Restwelligkeit führt. Anstelle einer Konstantstromquelle kann noch Anspruch 4 ferner ein Spannungsregler eingesetzt werden.
Der Brückengleichrichter (6) speist diese Schaltung mit einer pulsierenden Gleichspannung mit einer Frequenz von 100 Hz. Er kann zur Verminderung der Verluste durch Reduzierung der Flußspannung U_F ggf. durch Schottkydioden ersetzt werden. Für eine ausreichende elektrische Sicherheit für den Betrieb in Haushalten ist zusätzlich eine Feinsicherung im 230V-Zweig der Schaltung sowie ein Überspannungsableiter (z.B. Epcos B88069- X5010-S102) parallel zu den Leuchtdioden (1) und Konstantstromquelle (7, 8) und ggf. ein 1-10 MΩ Widerstand parallel zum Kondensator (2) vorzusehen. Beispiel 1 zeigt eine Anwendung dieser Netzteilschaltung nach den Ansprüchen 3 und 4 in einer Energiesparlampe nach Anspruch 1.
Beispiel 1: Energiesparlampe mit einem Lichtstrom von ca. 250 lm
50 Leuchtdioden (1) des Typs Nichia NSPW-500-CS (Lichtstärke lt. Herstellerangaben typisch 18000 mCd) werden mit einem kapazitiven Netzteil nach 6 gespeist. Es wird ein Kondensator (2) der Klasse X2 (bzw. Y2) nach IEC 60384-14 (Fa. EPCOS, Fa. WIMA) mit einer Kapazität von 1,0 μF oder eine entsprechende Kombination von Kondensatoren als Impedanz in der Art eines Vorwiderstandes verwendet. Als Silizium-Brückengleichrichter (6) eignet sich z.B. der Typ S21B250C3700/2200.
Um einen Diodenstrom I von 20 mA einzustellen, wird der Widerstand (8) in einer Schaltung gemäß 6 nach R=V_ref/I=1.25 V/I=62.5 Ω gewählt.
Der Elektrolytkondensator (5) zur Glättung des Leuchtdiodenstromes sollte eine möglichst hohe Kapazität haben, um eine ausreichende Glättung des Gleichstroms sicherzustellen und den erforderlichen Spannungsabfall an der Konstantstromquelle möglichst gering zu halten. Aufgrund der Spannung von ca. 180 V an der Serienschaltung der Leuchtdioden wird ein Kondensator (5) 470 μF mit 250 Volt Spannungsfestigkeit (Fa. EPCOS) eingesetzt.
Die Lampe liefert einen Lichstrom von ca. 250 lm. Die Verluste am Kondensator (2) liegen bei einem Verlustwinkel tan δ von 10^–3– 2 × 10^–3 unter 8 mW. An der Konstantstromquelle tritt ein Spannungsabfall von ca. 1.56 V, bei einem Strom von 20 mA also eine Verlustleistung von ca. 31 mW auf. Am Brückengleichrichter entsteht aufgrund der Flußspannung U_F eine mittlere Verlustleistung von ca. P_v=2 × U_F × I ≈120 mW.
Dem steht eine Wirkleistung an den Leuchtdioden von 3.6 W gegenüber. Der Wirkungsgrad des kapazitiven Netzteils beträgt ca. 95%.
Die Lichtausbeute der Lampe erreicht ca. 66 lm/W und der Lichtstrom von ca. 2501m macht es möglich, die Helligkeit einer 25 W Glühbirne zu erreichen. Die Lampe erreicht die Energieeffizienzklasse A nach EU-Richtlinie 98/11-EG.
Die Schaltung in 6 kommt ohne Transformator aus und ist daher sehr leicht und kompakt. Der entstehende kapazitive Blindstrom kompensiert zum Teil den ansonsten dominierenden induktiven Blindstrom und verringert hierdurch verursachte Leitungsverluste. Es ist jedoch auch möglich, diesen Blindstrom durch eine parallelgeschaltete Induktivität zu kompensieren.
Eine konventionelle Energiesparlampe des Typs „Osram Dulux EL Longlife" erreicht zum Vergleich bei 5 W elektrischer Anschlußleistung einen Lichtstrom von 240 lm, was einer Lichtausbeute von 48 lm/W entspricht.
Beispiel 2: Energiesparlampe mit einem Lichtstrom von 100 lm
Ein kapazitives Netzteil nach 6 wird zur Speisung einer Energiesparlampe mit einer Serienschaltung von 25 Leuchtdioden des Typs Nichia NSPWR70SS (1) mit je 4 lm Lichtstrom pro LED benutzt. Die Lampe hat bei einer Flußspannung der LEDs von 3,6 V bei 20 mA eine Anschlußleistung von ca. 1.9 W.
Sie kann eine gewöhnliche Glühbirne mit ca. 14 W Anschlußleistung ersetzen. Nach EU-Richtlinie 98/11-EG wäre die Lampe in Energieeffizienzklasse A einzuordnen.
Der erforderliche Gleichstrom kann anstatt über ein kapazitives Netzteil nach 6 auch über einen effizienten getakteten Wandler nach Anspruch 5 mit diskreten MOSFETs mit niedrigem R_DS(on) bzw. Schottky-Dioden als Schalter nach den Ansprüchen 6 und 7 erzeugt werden (siehe 8). Diskrete MOSFETs (16) nach Anspruch 6 ermöglichen gegenüber der Verwendung von in Wandler-ICs integrierten Feldeffekttransistoren das Erreichen eines weitaus geringeren Drain-Source-Einschaltwiderstandes, was die Schaltverluste in diesem Schalttransistor deutlich vermindert. Heutige diskrete Leistungs-MOSFETs wie z.B. der COOLMOS-Transistor IPW60R045CS (Fa. Infineon, München) nach Anspruch 6 erreichen Werte von R_DS(on)=0.045 Ω bei maximalen Drain-Source-Spannungen von 600 V, was deutlich unter dem typischen R_DS(on) von in Wandler-ICs integrierten MOSFETs liegt. Durch eine Parallelschaltung von MOSFETs sind noch geringere Werte erreichbar.
Als verlustarme Schalter können nach Anspruch 7 ferner Schottkydioden (22) eingesetzt werden. Daneben können Leistungs-MOSFETs zusätzlich parallel zu der Schottkydiode (22) geschaltet werden, um die Verluste durch die Diode zu minimieren. Sowohl durch diese sogenannte synchrone Gleichrichtung als auch durch die Verwendung von Schottkydioden nach Anspruch 7 können die Verluste erheblich gegenüber anderen Diodentypen vermindert werden.
Bei der Speisung von Wandler-ICs mit 230V Netzspannung tritt zusätzlich das Problem auf, diese mit Niederspannung zu versorgen. Oft wird hierbei eine erhebliche Verlustleistung erzeugt, die für eine LED-Energiesparlampe inakzeptabel wäre. Für eine verlustarme Speisung der ICs bietet sich etwa ein kapazitives Netzteil (19) nach Anspruch 8 (siehe 8, 15) an.
In diesem kapazitiven Netzteil sorgen zwei Kondensatoren als Impedanzen für eine Netztrennung. Diode D2 (19, siehe 8) verhindert eine Entladung von Kondensator C4 (19) bei Halbwellen, für die ZD1 in Durchlaßrichtung gepolt ist. ZD3 begrenzt die Ausgangsspannung. Beim kapazitiven Netzteil (19) nach 15 wird über eine Gleichrichterbrücke (6) analog zu 6 über eine Zenerdiode (34) eine Gleichspannung erzeugt, welche der Mindesteingangsspannung eines Spannungsreglers (35) entspricht. Dieser liefert die Betriebsspannung für die ICs (17, 18). Neben Standardtypen kommen für den Spannungsregler (35) speziell Typen mit geringem Spannungsverlust in Frage.
Ansonsten ist es nach Anspruch 9 möglich, die Wandler-ICs nur für eine kurze Startphase mit Niederspannung zu speisen, die nur in dieser kurzen Zeit mit hoher Verlustleistung erzeugt wird, um sie dann aus der Ausgangsspannung des effizienteren Wandlers zu speisen. Neben traditionellen Wandler-Topologien mit HF-Transformator zur Erzeugung der Niederspannung aus der gleichgerichteten Netzspannung wie Eintakt-Sperrwandlern und Eintakt-Durchflußwandlern sowie Gegentaktwandlern kommen nach Anspruch 5 auch getaktete Wandler ohne Transformator wie zwei kaskadierte Wandler mit einem Schalttransistor nach D. Maksimovic und S. Cuk, IEEE Transactions on Power Electronics, 6, 151 (1991) , Cuk-Wandler, Cuk-Wandler mit ggf. verminderter Restwelligkeit durch auf einem Ferritkern magnetisch gekoppelte Induktivitäten nach US-Patent 4,257,087, Cuk-Wandler mit kapazitivem Spannungsteiler nach Middlebrook, IEEE Transactions on Power Electronics, 3, 484,(1988), oder Cuk-Wandler mit besonders guter elektromagnetischer Verträglichkeit durch Leistungsfaktorkorrektur (PFC) nach US-Patent 5,442,539 in Frage.
Aber auch gewöhnliche Abwärtswandler mit Leistungs-MOSFETs wie z.B. COOLMOS (Fa. Infineon) bzw. Schottkydioden wie z.B. die SiC-Schottkydiode SDT02S60 (Fa. Infineon) können nach Anspruch 5 eingesetzt werden, sofern das benötigte Tastverhältnis nicht zu klein wird. Zur Erzeugung kleiner Spannungen in einer Stufe ohne Transformator bei einem größeren Tastverhältnis und verbessertem Wirkungsgrad kann ferner analog zu „Boost-Buck"-Wandlern nach der obigen Veröffentlichung von Middlebrook auch die Induktivität (28) des Abwärtswandlers (Tiefsetzsteller, „Buck"-Wandler, siehe 12) in zwei Induktivitäten (28, 29) geteilt werden (siehe 13) und beim Einschalten des Transistors (26) mittels zweier zusätzlicher Transistoren (30, 31) und einer Diode (32) zusätzlich zum Transistor (26) und zur Diode (27) des üblichen „Buck"-Abwärtswandlers in Serie geschaltet, beim Ausschalten parallel geschaltet werden, um das Tastverhältnis für niedrige Ausgangsspannungen zu vergrößern.
Aber auch z.B. Aufwärtswandler ohne HF-Transformator können zum Betrieb der LEDs benutzt werden, wenn diese zwischen Eingang und Ausgang des Wandlers geschaltet werden.
Der Eingangsstrom des Wandlers kann ferner über einen zusätzlichen Wandler als erste Stufe zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC) harmonisch gemacht werden. Bevorzugt werden Eintakt-Sperrwandler und Eintakt-Durchflußwandler, Cuk-Wandler mit ggf. geteiltem Kondensator, Cuk-Wandler nach US-Patent 5,442,539 oder Abwärtswandler mit ggf. geteilter Induktivität nach 11 mit ggf. einer zusätzlichen ersten Wandlerstufe zur Leistungsfaktorkorrektur sowie Wandler, bei denen die LEDs zwischen Eingang und Ausgang des Wandlers geschaltet sind.
Beispiel 3: Energiesparlampe mit einem Lichtstrom von ca. 400 lm
Eine Energiesparlampe mit einer Serienschaltung von 13 Luxeon 1 W-Emittern (1) der Fa. Lumileds Lighting LLC, San Jose, CA 95131 USA, mit einem Lichtstrom von je 31 lm wird über einen Brückengleichrichter und einem getakteten Abwärts-Wandler (siehe 8) mit einem n-Kanal-MOSFET T1 (16) vom Typ SPA20N60C2 (Fa. Infineon, München) mit einem R_DS(on) von 0,16 Ω gespeist.
Der MOSFET (16) wird über einen Brückentreiber-IC (17) vom Typ HIP2500, Fa. Harris Semiconductor, Melbourne, Florida, USA angesteuert.
Kondensator C7 (20) speichert die zum Schalten des Transistors (16) erforderliche Energie und wird über den Widerstand R11 sowie die Diode D3 (20) geladen.
Die 12V-Zenerdiode ZD2 (20) begrenzt die Spannung an Kondensator C7 und damit die Gate-Source-Spannung U_GS von T1 (16) auf 12 V.
Als Wandler-IC kann z.B. ein über ein kapazitives Netzteil (19) gespeister getakteter Spannungsregler-IC (18) vom Typ LM 2524 (National Semiconductor) oder ein direkt an 325 V betriebsfähiger Wandler-IC des Typs HV9910 der Firma Supertex Inc., Sunnyvale, CA 94089, USA, verwendet werden. Im Falle der Verwendung des LM 2524 (18) ist es erforderlich, die Polarität des Ausgangssignals etwa durch einen CMOS-Inverter (21) umzukehren. Für die als Schalter fungierende Diode D1 (22) sollten zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades Schottkydioden mit jeweils ausreichender Spannungsfestigkeit (z.B. SDT02S60, Fa. Infineon) verwendet werden.
Die Diode (22) kann ferner durch einen MOSFET mit geringem R_DS(on) überbrückt werden, sofern durch eine entsprechende Ansteuerung sichergestellt ist, dass kein Querstrom durch beide MOSFETs fließen kann und dieser MOSFET nur in den Sperrphasen von T1 (16) leitet.
Zur Erzeugung der notwendigen Ausgangsspannung von ca. 44,5 V ist ein Rückkopplungswiderstand R9 von 84 kΩ bei R3=R4=R5=5 kΩ erforderlich. Die Frequenz des Wandlers sollte bei ca. 100 kHz liegen. Die Induktivität L1 sollte dann 2,75 mH betragen. Bei induktivitätsarmer Leitungsführung kommt das Netzteil ohne verlustbehaftete Entlastungsnetzwerke aus. Das Netzteil erreicht Wirkungsgrade von ≥ 75%.
Mit einem Lichtstrom von ca. 400 lm kann diese schaltfeste Energiesparlampe eine 40 W Glühbirne ersetzen und anstelle einer konventionellen 8 W Energiesparlampe in Bereichen eingesetzt werden, wo die Lampe häufig ein- und ausgeschaltet wird.
Alternativ kann die Stromversorgung der Leuchtdioden auch mit einer Phasenanschnittsteuerung nach Anspruch 10 bis 14 (siehe 9) realisiert werden. Hierbei wird die als Impedanz wirkende Kapazität (2) aus 5 durch einen MOSFET (25) mit geringem R_DS(on) ersetzt. In dieser Schaltung wird der Speicherkondensator (5) vom Nulldurchgang der Wechselspannung bzw. der am Kondensator anliegenden Spannung U_C=U₀ oberhalb der Flußspannung der LEDs U_F an angefangen bis zu einer Spannung U_S aufgeladen (siehe 10), die ausreicht, die LEDs(1) für eine Periode mit Gleichstrom über eine Konstantstromquelle (7, 8) zu versorgen. Wenn die Netzspannung die Spannung U_S erreicht, schaltet der MOSFET (25) ab. Erst wenn die Netzspannung wieder unter U_S liegt, schaltet der MOSFET wieder ein und es fließt erneut ein Strom, der den Kondensator (5) auflädt. Die Spannung U_S kann nach 9 aus Flußspannung der LEDs über eine Zenerdiode ZD3 (33) abgeleitet werden, welche aus der Versorgungsspannung der ICs oder (für eine größere Zahl von in Serie geschalteten Leuchtdioden) etwa mit einem Widerstand und einer in Serie geschalteten, entgegengesetzt gepolten Diode und einem parallelgeschaltetem Kondensator aus der 230 V Eingangsspannung gespeist wird. Die Schaltung hat den Vorteil, ohne Induktivitäten und Transformatoren auszukommen und sehr kompakt zu sein. Die Spannungsversorgung der ICs kann auch hier über ein kapazitives Netzteil nach Anspruch 12 oder über die Ausgangsspannung der Schaltung nach Anspruch 13 realisiert werden.
Beispiel 4: 100 lm Energiesparlampe mit einer Phasenanschnitt-Schaltung und Speicherkondensator
25 Nichia LEDs vom Typ Nichia NSPWR70SS (1) mit einem Lichtstrom von ca. 4 lm bei einem Strom von 20 mA (Lichtausbeute ca. 55 lm/W) werden von der obigen Schaltung (siehe 9) gespeist.
Der Vergleich der Netzspannung mit der maximalen Speicherspannung U_S wird über einen Komparator mit offenem Kollektorausgang vom Typ LM339 (23, Fa. National Semiconductor) mit zwei Spannungsteilern realisiert. Dieser schaltet den n-Kanal-MOSFET vom Typ BUZ42 (25, Fa. Siemens, München) über einen Brückentreiber vom Typ HIP2500 (24, Fa. Harris). Spannung U_S kann z.B. aus der Flußspannung mittels einer Zenerdiode (33) abgeleitet werden, welche aus der Netzspannung gespeist wird. Der Speicherkondensator C3 (5) sollte so dimensioniert werden, daß die Differenz U_S-U_F möglichst klein wird. Andererseits darf C3 nicht so groß werden, dass der Strom I=C dU/dt beim Aufladen des Kondensators den maximal zulässigen Drain-Source-Strom des MOSFETs überschreitet.
Zur Vergrößerung des Wirkungsgrades kann die Konstantstromquelle (7, 8) durch einen getakteten Wandler nach Anspruch 14 ersetzt werden, der die zwischen U₀ und U_S schwankende Gleichspannung verlustarm in eine konstante Gleichspannung zum Betrieb der LEDs konvertiert. Die Lampe liefert einen Lichtstrom von 100 lm.
Anstelle diskreter Leuchtdioden können nach Anspruch 15 und 16 auch Hybridschaltungen oder integrierte Leuchtdioden-Schaltkreise mit mehreren LEDs nebst Ansteuerelektronik und Überbrückungselektronik (siehe 6) nach Ansprüchen 21 und 22 auf einem Chip eingesetzt werden.
Diese kommen dann mit wenigen externen Komponenten (etwa dem Kondensator (2) eines kapazitiven Netzteils) aus.
Nach Anspruch 17 kann eine solche Lampe auch in Form eines einzigen Chips bzw. Hybridschaltkreises mit lediglich einem externen Glättungskondensator realisiert werden, wenn eine hinreichend große Zahl von LEDs (1) auf dem IC bzw. Hybridschaltkreis in Serie geschaltet wird, so dass die Flußspannung der LEDs (1) nur etwas geringer als die gleichgerichtete typische Netzspannung von ca. 325 V ist, wenn eine zu den LEDs in Serie geschaltete Konstantstromquelle (7, 8) auch bei schwankender Netzspannung einen konstanten Betriebsstrom der LEDs garantiert. Im Falle der Umsetzung als integrierter Schaltkreis kann der InGaN-Teil mit dem Silizium-IC der Ansteuerschaltung etwa über Lötpunkte („solder bumps") verliunden werden, um auch die Ansteuerelektronik nach Anspruch 18 zu integrieren.
Gegenüber EP 1 469 529 A2 hat diese Konstruktion den Vorteil, dass keine unnötige Verlustleistung durch hohe Spannungsabfälle an Widerständen oder Zener-Dioden entsteht und die Leuchtdioden möglichst effizient mit einem optimalen konstanten Betriebs-Gleichstrom gespeist werden und diese gleichzeitig gegen Überspannung geschützt sind, während gleichzeitig nur eine unvermeidliche, geringe Verlustleistung an der Konstantstromquelle entsteht. Derartige Chips und Hybridmodule können nach Ansprüchen 19 und 20 in einem hochtransparenten Kunststoff wie etwa Polymethacrylsäuremethylester (PMMA) eingebettet werden. Anstelle weißer LEDs mit einem Ce:YAG-Phosphor-Überzug auf dem Chip können auch blaue LEDs verwendet werden, wenn dem Kunststoff ein gelb fluoreszierender Stoff wie z.B. ein Perylen-Farbstoff nach Anspruch 28 zugesetzt wird. Alternativ kann nach Anspruch 28 ein Phosphor auf einem Diffusor aufgebracht werden.
Zusätzlich zu einem Kühlkörper nach Anspruch 26 kann bei dieser Konstruktion ein Kupfer-Kühlfinger nach Anspruch 27 die Wärme aus dem vergossenen Modul ableiten.
Um den Defekt der ganzen Lampe bei Ausfall einer LED der Serienschaltung zu verhindern, kann parallel zu jeder LED nach Anspruch 21 eine Überbrückungsschaltung wie z.B. eine antiparallel geschaltete Zenerdiode nach Anspruch 22 mit einer Zenerspannung, die geringfügig über der Flußspannung der Leuchtdiode liegt (etwa 5.1 V), geschaltet werden (siehe 7). Bei Ausfall des Stromflusses durch die Leuchtdiode wird die Spannung an der Zenerdiode größer, bis ein Durchbruch der Zenerdiode erfolgt, welche dann leitfähig wird und so den Strom übernimmt und die defekte Leuchtdiode überbrückt.
Energiesparlampen können nach Anspruch 23 und 24 Kollimatoroptiken, Strahlaufweitungsoptiken oder Streuscheiben, Lichtleiter und Diffusoren enthalten. Für Strahler mit breiter Strahlungscharakteristik wie Luxeon-Emitter würde eine Kollimatoroptik wie z.B. eine Sammellinse (13) oder ein Reflektor für den Einsatz der Lampe als Ersatz für konventionelle Strahler bevorzugt werden, für Leuchtdioden mit einer Emission in einen engen Raumwinkel eine Aufweitungsoptik nach Anspruch 24, wobei ein hochreflektierender konvexer Kugelspiegel (14) oder eine Zerstreuungslinse zur Aufweitung des Lichtstrahls verwendet wird.
Für konkave Spiegel als Reflektoren und konvexe Kugelspiegel zur Strahlaufweitung kann nach Anspruch 25 eine Beschichtung aus Aluminium, Silber oder anderen hochreflektierenden Beschichtungen benutzt werden.
Silber besitzt im gesamten sichtbaren Spektralbereich ein Reflexionsvermögen von 96–99%. Hierdurch wird eine effiziente Nutzung des Lichts ermöglicht. Im Falle von Vorderflächenspiegeln mit Silberbeschichtung ist es erforderlich, die Silberschicht vor einem Anlaufen durch Sulfidbildung aufgrund von Schwefelwasserstoffspuren in der Luft durch Schutzschichten etwa nach N.Thomas et al., LLNL-Preprint UCRL-JC 136508, oder durch ein Abdichten der Lampe zu schützen.
Die Platine (11) mit LEDs werden im Falle der Benutzung eines Kugelspiegels (14) an einem optischen Fenster (15) oder Metallstreben befestigt (siehe 10). Als Lichtleiter kann auch der zum Vergießen eingesetzte Kunststoff nach Anspruch 19 und Anspruch 20 dienen. Bevorzugt wird eine Anbringung aller LED-Emitter in der Brennebene einer einzelnen Linsen- oder Spiegeloptik.

Claims

Energiesparlampe, dadurch gekennzeichnet, dass in der Energiesparlampe – Leuchtdioden (1) auf einer Platine aus einem beliebigen Basismaterial angeordnet sind, welche von – einem kapazitiven Netzteil, das einen zeitlich konstanten Gleichstrom liefert, oder – einem getakteten Netzteil ohne Transformator oder – einem getakteten Netzteil mit diskretem Schalttransistor oder – einem Netzteil mit Speicherkondensator (5) und Phasenanschnittsteuerung (23, 24) gespeist werden, welches über – einen Anschluß (10), der in bestehende Fassungen für Glühlampen, Halogenlampen oder Leuchtstofflampen eingesetzt werden kann, mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden kann, wobei vor den LEDs (1) – eine Optik zur Lichtverteilung angeordnet ist.
Energiesparlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1) – in Serienschaltung oder – einer Parallelschaltung von Serienschaltungen oder – einer Parallelschaltung von Serienschaltungen mit Stromspiegeln geschaltet sind.
Energiesparlampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Konstantstromquelle (7, 8) oder – ein Spannungsregler (35) die Leuchtdioden (1) mit einem vorgegebenen Strom speist.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Netzteil – ein Kondensator (2) oder – ein Kondensator (2) und eine zu diesem kapazitiven Netzteil parallelgeschaltete Induktivität zur Blindstromkompensation als Impedanz zur Erzeugung der Niederspannung zum Betrieb der LEDs (1) in Serie zu einer Gleichrichterbrücke (6) geschaltet wird.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als getakteter Wandler – ein Eintakt-Sperrwandler oder – ein Eintakt-Durchflußwandler oder – ein Gegentakt-Wandler oder – ein Wandler ohne HF-Transformator oder – ein Abwärts-Wandler mit geteilter Induktivität oder – ein Wandler mit einer zusätzlichen Eingangsstufe zur Leistungsfaktorkorrektur oder – ein zweistufiger Wandler oder – ein Cuk-Wandler oder – ein Cuk-Wandler mit geteiltem Kondensator oder – ein Cuk-Wandler mit auf einem Ferritkern magnetisch gekoppelten Induktivitäten oder – ein Cuk-Wandler mit Leistungsfaktorkorrektur die Gleichspannung zur Speisung der Leuchtdioden (1) liefert.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass MOSFET-Leistungstransistoren (16) mit Drain-Source-Einschaltwiderstand R_DS(on) ≤ 5 Ω als Schalttransistoren im Wandler eingesetzt werden.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 sowie 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass – Schottkydioden (22) oder – Schottkydioden und dazu parallelgeschaltete MOSFET-Transistoren zur synchronen Gleichrichtung in einem Wandler als Netzteil verwendet werden.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler-ICs (17, 18) von einem kapazitiven Netzteil (19) versorgt werden.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler-ICs (17,18) nach dem Start von der Ausgangsspannung des Wandlers gespeist werden.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Leuchtdioden (1) mit einem Speicherkondensator (5) gewährleistet wird, der bei bestimmten Phasen der Netzspannung von einer Phasenanschnittschaltung (20, 21) gesteuert geladen wird.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Schalter ein N-Kanal-MOSFET (22) mit einem Drain-Source-Einschaltwiderstand R_DS(on) ≤ 10 Ω verwendet wird.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 10 sowie 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ICs der Phasenanschnittsteuerung (20, 21) von einem kapazitiven Netzteil gespeist werden.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 10 sowie 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ICs der Phasenanschnittsteuerung (20, 21) von der Ausgangsspannung am Speicherkondensator (5) gespeist werden.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Netzteil nach Anspruch 10 nachgeschalteter getakteter Abwärtswandler die Spannung am Kondensator (5) in eine konstante Spannung zum Betrieb der LEDs umwandelt.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle diskreter LEDs (1) – ein Hybridschaltkreis mit mehreren LEDs oder – ein Hybridschaltkreis mit mehreren LEDs und Ansteuerelektronik in der Lampe angeordnet sind.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle diskreter LEDs (1) – ein integrierter Schaltkreis mit mehreren LEDs oder – ein integrierter Schaltkreis mit mehreren LEDs und Ansteuerelektronik angeordnet sind.
Energiesparlampe, dadurch gekennzeichnet, dass in der Energiesparlampe – ein Leuchtdioden-Hybridmodul oder – ein integrierter Leuchtdioden-Schaltkreis mit einer Serienschaltung einer Mehrzahl von Leuchtdioden angeordnet ist welche von – einer Gleichrichterbrücke (6) mit Glättungskondensator (5) über eine Kostantstromquelle (7, 8) gespeist werden, welche über – einen Anschluß (10), der in bestehende Fassungen für Glühlampen, Halogenlampen oder Leuchtstofflampen eingesetzt werden kann, mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden kann, wobei vor den LEDs (1) – eine Optik zur Lichtverteilung angeordnet ist.
Energiesparlampe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass – die Konstantstromquelle (7, 8) oder – die Konstantstromquelle (7, 8) und die Gleichrichterbrücke (6) auf der IC-Kombination integriert ist.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, 15 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1), Leuchtdioden-Hybridmodule bzw. LED-Array-Chips in Kunststoff eingebettet sind.
Energiesparlampen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff zum Verguß der Leuchtdioden Polymethacrylsäuremethylester oder Polystyrol verwendet wird.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, 15 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu jeder Leuchtdiode eine Überbrückungsschaltung angeordnet ist, welche eine defekte Diode mit untypisch hohem Spannungsabfall überbrückt.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Überbrückungsschaltung zu jeder Leuchtdiode (1) jeweils eine Zenerdiode (9) antiparallel geschaltet ist.
Energiesparlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kollimatoroptik, Aufweitungsoptik, Zerstreuungslinse, Streuscheibe, ein Lichtleiter oder ein Diffusor (13) vor den Leuchtdioden angeordnet ist.
Energiesparlampe nach Anspruch 1 und 23 dadurch gekennzeichnet, dass ein konvexer Spiegel (14) zur Aufweitung des Lichtbündels der Leuchtdioden oder ein konkaver Reflektor hinter den Leuchtdioden verwendet wird.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1, 23 und 24 dadurch gekennzeichnet, dass als Spiegelmaterial für Reflektoren oder konvexe Kugelspiegel eine Silberschicht, eine geschützte Silberschicht oder eine Aluminiumschicht verwendet wird.
Energiesparlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkörper die Kühlung der Leuchtdioden (1) ermöglicht.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1, 15 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlfinger zur Wärmeableitung in die Kunststoff-Vergußmasse eingebettet ist.
Energiesparlampe nach mindestens einem der Ansprüche 1, 15 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass unbeschichtete InGaN-LEDs (1) benutzt werden und ein fluoreszierender Stoff im Kunststoff zum Vergießen enthalten ist oder dieser auf einem Diffusor aufgebracht ist.