Gebiet der Erfindung:Field of the invention:
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen LED-Beleuchtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung LED-Beleuchtungseinrichtungen oder Lampen, die beispielsweise als Ersatz für konventionelle Beleuchtungseinrichtungen, wie Glühbirnen oder Leuchtstoffröhren, verwendet werden können.The present invention generally relates to LED lighting. In particular, the present invention relates to LED lighting devices or lamps that can be used, for example, as a replacement for conventional lighting equipment, such as light bulbs or fluorescent tubes.
Hintergrund:Background:
LEDs (Licht-emittierende Dioden) haben heutzutage einen weiten Einsatzbereich, beispielsweise Innen- oder Aussenbeleuchtung, Hintergrundbeleuchtung für Displays oder andere Arten von Beleuchtung. Für eine nachhaltige Entwicklung stellen LEDs gegenüber herkömmlichen Beleuchtungen eine energieeffizientere Lösung und eine längere Lebenszeit bereit, und es wird auch weniger Feststoffabfall verursacht, wenn Lampen weniger oft ausgetauscht werden müssen.LEDs (light-emitting diodes) have a wide range of applications today, such as indoor or outdoor lighting, backlight for displays or other types of lighting. For sustainable development, LEDs provide a more energy-efficient solution and life-time compared to traditional lighting, and less solid waste is produced when lamps are replaced less frequently.
LED-Lampen wurden deshalb von Konsumenten begrüsst und hatten einen riesigen weltweiten Absatzmarkt. Jedes Geschäft oder jeder Haushalt ist bestrebt, mittels Umstellung auf LED-Beleuchtung seine Stromrechnung zu verringern. Je mehr die Nachfrage zunimmt, desto höher werden die Erwartungen der Konsumenten, und es werden LED-Beleuchtungseinrichtungen mit immer grösserer Effizienz und Leistung erwartet, zum Beispiel mit höherem Leistungsfaktor, oder mit längerer Lebenszeit, oder mit gleichmässigerer Lichtverteilung, oder mit weniger Materialverbrauch oder Kosten für die Herstellung.LED lamps were therefore welcomed by consumers and had a huge worldwide sales market. Every business or household strives to reduce its electricity bills by switching to LED lighting. As demand increases, consumer expectations increase and LED lighting devices are expected to become more efficient and perform better, for example with higher power factor, or with longer life, or with more uniform light distribution, or with less material consumption or cost for the production.
Zusammenfassung der Erfindung:Summary of the invention:
Die vorliegende Erfindung stellt neue Lösungen für Beleuchtungen mit LEDs als eine Alternative zu herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen bereit. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, den Leistungsfaktor zu verbessern, beispielsweise durch Bereitstellen verschiedener AC- zu DC-Schaltungen in LED-Treibern. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Leistungsfaktor auf 0,7 verbessert.The present invention provides new solutions for LED lighting as an alternative to conventional lighting devices. One aspect of the present invention is to improve the power factor, for example, by providing various AC to DC circuits in LED drivers. In certain embodiments of the present invention, the power factor is improved to 0.7.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Beleuchtungseinrichtung ohne Wärmesenke bereit zu stellen, so dass weniger Materialien in der Herstellung der LED-Beleuchtungseinrichtung benötigt werden. Betreffend Wärmeabführung werden verschiedene Techniken unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander genutzt, um die Wärmeeffizienz zu erhöhen, beispielsweise durch Verwendung von LEDs mit höherer Effizienz oder durch Verwendung von mit Helium gefüllten LED-Beleuchtungseinrichtungen, was einen verbesserten Wärmetransfer durch Konvektion innerhalb der Geräte ermöglicht, oder durch Verwendung eines Substrats mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, so dass das Substrat selbst als Wärmesenke fungieren kann.One aspect of the present invention is to provide an LED lighting device without a heat sink, so that fewer materials are needed in the manufacture of the LED lighting device. With regard to heat dissipation, various techniques are used independently or in combination to increase thermal efficiency, for example, by using higher efficiency LEDs or by using helium-filled LED lighting devices, which allows for improved convective heat transfer within the devices, or by using a substrate having a good thermal conductivity, so that the substrate itself can function as a heat sink.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Beleuchtungseinrichtung ohne metallische Teile oder Extrusionen für die Wärmeabfuhr bereit zu stellen. Die resultierenden LED-Beleuchtungseinrichtungen werden weniger sperrig sein und geringere Herstellungskosten haben. Je weniger metallische Materialien, wie etwa Kupfer oder Aluminium, für die Herstellung der LED-Beleuchtungseinrichtungen benötigt werden, desto mehr Rohstoffe oder Metallreserven der Erde können erhalten bleiben.One aspect of the present invention is to provide an LED lighting device without metallic parts or extrusions for heat dissipation. The resulting LED lighting devices will be less bulky and have lower manufacturing costs. The less metallic materials, such as copper or aluminum, needed for the production of the LED lighting equipment, the more raw materials or metal reserves of the earth can be preserved.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, durch Einsetzen einer wärmeisolierenden Schicht zwischen den LEDs und der lichtkonvertierenden Schicht, eine LED-Beleuchtungseinrichtung mit einer längeren Lebenszeit bereit zu stellen.An aspect of the present invention is to provide an LED illuminator having a longer lifetime by employing a heat-insulating layer between the LEDs and the light-converting layer.
Ein Aspekt der Erfindung ist es, eine LED-Beleuchtungseinrichtung mit einer gleichmässigeren Lichtverteilung bereit zu stellen, beispielsweise indem ein höherer Prozentsatz an Licht durch das Substrat durchgelassen wird, oder indem Schutzschichten aus Glas oder Plastik für das Substrat verwendet werden, so dass die Lichtstrahlung weniger gebrochen wird.One aspect of the invention is to provide an LED lighting device with a more uniform light distribution, for example by passing a higher percentage of light through the substrate, or by using protective layers of glass or plastic for the substrate so that the light radiation is less is broken.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Beleuchtungseinrichtung bereit zu stellen.One aspect of the present invention is to provide an LED lighting device.
In einer beispielhaften möglichen Anwendung der vorliegenden Erfindung werden die LED-Beleuchtungseinrichtungen als Glühbirnen eingesetzt. Um mit vorhandenen Einbauvorrichtungen kompatibel zu sein, stellt die vorliegende Erfindung LED-Beleuchtungseinrichtungen bereit, die als Nachrüst-Ersatz von herkömmlichen Glühbirnen konstruiert sind, so dass diese LED-Beleuchtungseinrichtungen in Fassungen wie B15, B22, E14 oder E27 eingesetzt werden können. Die LED-Glühbirnen, die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, können deshalb Anschlusskappen verschiedenster Grössen aufweisen, zum Beispiel B15, B22, E14 oder E27. Die Begriffe ”LED-Beleuchtungseinrichtungen” und ”Glühbirnen” und ”Lampen” werden nachfolgend synonym verwendet, und sie alle beziehen sich auf Lösungen, die durch die vorliegende Erfindung bereit gestellt werden, ausser anderweitig spezifiziert, wie etwa, wenn sie als herkömmlich beschrieben werden.In an exemplary possible application of the present invention, the LED lighting devices are used as light bulbs. To be compatible with existing mounting devices, the present invention provides LED lighting devices designed to retrofit conventional incandescent bulbs so that these LED lighting devices can be used in sockets such as B15, B22, E14 or E27. The LED light bulbs provided by the present invention may therefore have connection caps of various sizes, for example B15, B22, E14 or E27. The terms "LED illuminators" and "bulbs" and "lamps" are used interchangeably herein, and they all refer to solutions provided by the present invention, unless otherwise specified, such as when described as conventional ,
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind, wie anhand der nachfolgenden Ausführungsformen illustriert, ebenfalls offenbart.Other aspects of the present invention are also disclosed, as illustrated by the following embodiments.
Kurze Beschreibung der Figuren: Brief description of the figures:
Diese und andere Gegenstände, Aspekte und Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren detaillierter beschrieben:These and other objects, aspects and embodiments of the claimed invention will be described in more detail below with reference to the following figures:
1 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 1 shows an embodiment of an LED lighting device.
2 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 2 shows an embodiment of an LED lighting device.
3 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 3 shows an embodiment of an LED lighting device.
4 zeigt eine vergrösserte Ansicht einer Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 4 shows an enlarged view of an embodiment of an LED lighting device.
5 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 5 shows an embodiment of an LED lighting device.
6 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 6 shows an embodiment of an LED lighting device.
7 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 7 shows an embodiment of an LED lighting device.
8 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 8th shows an embodiment of an LED lighting device.
9 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 9 shows an embodiment of an LED lighting device.
10 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 10 shows an embodiment of an LED lighting device.
11a und 11b zeigen eine Ausführungsform einer LED- Beleuchtungseinrichtung. 11a and 11b show an embodiment of an LED lighting device.
12 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 12 shows an embodiment of an LED lighting device.
13a und 13b zeigen eine Ausführungsform einer LED- Beleuchtungseinrichtung. 13a and 13b show an embodiment of an LED lighting device.
14a und 14b zeigen eine Ausführungsform einer LED- Beleuchtungseinrichtung. 14a and 14b show an embodiment of an LED lighting device.
15a zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 15a shows an embodiment of an LED lighting device.
15b zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 15b shows an embodiment of an LED lighting device.
16a, 16b, 16c, 16d und 16e zeigen eine Ausführungsform einer LED- Beleuchtungseinrichtung und ihre Verwendung als Glühbirne. 16a . 16b . 16c . 16d and 16e show an embodiment of an LED lighting device and its use as a light bulb.
17 zeigt ein Produkt, das gemäss einer Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung wie in 16a, 16b, 16c, 16d und 16e gezeigt, hergestellt ist. 17 shows a product according to an embodiment of an LED lighting device as in 16a . 16b . 16c . 16d and 16e shown is produced.
18a, 18b, 18c und 18d zeigen eine Ausführungsform einer LED- Beleuchtungseinrichtung. 18a . 18b . 18c and 18d show an embodiment of an LED lighting device.
19a, 19b und 19c zeigen eine Ausführungsform einer LED- Beleuchtungseinrichtung. 19a . 19b and 19c show an embodiment of an LED lighting device.
20a, 20b und 20c sind eine Anzahl von Ausführungsformen der Schaltungen für die LED-Chips auf einem Substrat 2. 20a . 20b and 20c Figures 1 to 4 are a number of embodiments of the circuits for the LED chips on a substrate 2 ,
21a und 21b zeigen eine Ausführungsform einer LED- Beleuchtungseinrichtung. 21a and 21b show an embodiment of an LED lighting device.
22 zeigt eine Darstellung der Simulationsergebnisse der Schaltungsanordnung aus 20c. 22 shows a representation of the simulation results of the circuit arrangement 20c ,
23 zeigt die Simulationsergebnisse der Schaltungsanordnung aus 20a. 23 shows the simulation results of the circuit arrangement 20a ,
24 zeigt die Simulationsergebnisse der Schaltungsanordnung aus 20b. 24 shows the simulation results of the circuit arrangement 20b ,
25 zeigt die Simulationsergebnisse der Schaltungsanordnung aus 20c. 25 shows the simulation results of the circuit arrangement 20c ,
26 zeigt eine Glühbirne als eine der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 26 shows a light bulb as one of embodiments of the present invention.
27 zeigt eine Glühbirne in Kerzenform umfassend die LED-Beleuchtungseinrichtung wie sie in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben ist. 27 shows a candle-shaped light bulb comprising the LED lighting device as described in the embodiments of the present invention.
28 zeigt eine physische Glühbirne umfassend die LED-Beleuchtungseinrichtung wie sie in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben ist. 28 FIG. 12 shows a physical bulb including the LED lighting device as described in the embodiments of the present invention.
29 zeigt eine Produktserie als beispielhafte Verwendung der LED-Beleuchtungseinrichtung. 29 shows a product series as an exemplary use of the LED lighting device.
30 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. 30 shows an embodiment of an LED lighting device.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung:Detailed description of the invention:
1 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine LED-Beleuchtungseinrichtung 1 umfasst ein Substrat 2. Das Substrat 2 ist lichtdurchlässig oder transparent, so dass Licht durch das Substrat 2 durchscheinen kann. Für ein aus lichtdurchlässigen Materialien hergestelltes Substrat 2 ist gewünscht, dass sogar 20% des Lichts, das in eine oder mehrere Richtungen strahlt und das Substrat 2 erreicht, durch das Substrat 2 durchscheinen kann, zum Beispiel indem ein Substrat 2 verwendet wird, das aus Keramik hergestellt ist. Das Substrat 2 ist daher fähig, so viel Licht wie möglich durch das Substrat 2 durchscheinen zulassen. 1 shows an embodiment of an LED lighting device. An LED lighting device 1 includes a substrate 2 , The substrate 2 is translucent or transparent, allowing light through the substrate 2 can show through. For a made of translucent materials substrate 2 It is desired that even 20% of the light that radiates in one or more directions and the substrate 2 reached through the substrate 2 can shine through, for example by a substrate 2 is used, which is made of ceramic. The substrate 2 is therefore able to transmit as much light as possible through the substrate 2 show through.
Verschiedenste Materialien werden für das Substrat 2 verwendet, einschliesslich aber nicht ausschliesslich Keramik, Saphir, Barium, Aluminiumoxyd, Aluminium oder andere Materialien mit einer hohen Wärmeübertragungsrate oder guten Wärmeleitfähigkeit. Das Substrat 2 kann deshalb als Wärmesenke fungieren, indem Wärme anderswohin übertragen wird. Wenn das Substrat 2 aus Materialien wie Keramik hergestellt ist, ist das Substrat 2 ein nicht-elektrischer Leiter oder ist ein Isolator.Various materials are used for the substrate 2 including, but not limited to, ceramics, sapphire, barium, alumina, aluminum or other materials having a high heat transfer rate or good thermal conductivity. The substrate 2 can therefore act as a heat sink by transferring heat elsewhere. If the substrate 2 Made from materials such as ceramic, is the substrate 2 a non-electrical conductor or is an insulator.
In einer Ausführungsform reicht die Dicke des Substrats 2 von 2 mm bis 4 mm für einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von weniger als 50 W/mK. In einer anderen Ausführungsform reicht die Dicke des Substrats 2 von 0,5 mm bis 2 mm für einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von weniger als 300 W/mK. Mit einer guten Wärmeleitfähigkeit ist keine Wärmesenke notwendig, um die von den LED-Chips 3 generierte Hitze abzuführen und um eine angemessene Arbeitstemperatur oder Lebenszeit für die LED-Beleuchtungseinrichtung 1 aufrechtzuerhalten. Dennoch ist es in einer anderen Ausführungsform möglich, der LED-Beleuchtungseinrichtung 1 eine Wärmesenke hinzuzufügen.In one embodiment, the thickness of the substrate is sufficient 2 from 2 mm to 4 mm for a thermal conductivity coefficient of less than 50 W / mK. In another embodiment, the thickness of the substrate is sufficient 2 from 0.5 mm to 2 mm for a thermal conductivity coefficient of less than 300 W / mK. With good thermal conductivity, no heat sink is needed to remove the heat from the LED chips 3 dissipate generated heat and maintain a reasonable working temperature or lifetime for the LED lighting device 1 maintain. Nevertheless, it is possible in another embodiment, the LED lighting device 1 to add a heat sink.
In einer Ausführungsform hat eine aus der LED-Beleuchtungseinrichtung 1 hergestellte Glühbirne einen geringen Metallgehalt, ausser diese, die im Treiber oder Anschlusskappe zu finden sind, weil das Substrat 2 nicht-metallisch ist und keine metallische Wärmesenke benötigt wird.In one embodiment, one of the LED lighting device 1 produced light bulb have a low metal content, except those that are found in the driver or terminal cap, because the substrate 2 non-metallic and no metallic heat sink is needed.
Das Substrat 2 ist ein Träger der LED-Chips 3. Die LED-Chips 3 sind in Form einer Matrix auf dem Substrat 2 angeordnet. Für 15 LED-Chips 3 können diese zum Beispiel in einer 3×5-Matrix angeordnet sein. Eine beliebige Anzahl von LED-Chips 3 kann auf dem Substrat 2 aufgeklebt sein, abhängig vom verfügbaren Platz auf dem Substrat 2 und verschiedenen anderen Bedingungen, wie etwa der Leuchtdichte. Gemäss einer beispielhaften Ausführungsform ist die Anzahl von LED-Chips 3 in einer Ausführungsform nicht weniger als 15. In einer spezifischen Konfiguration sind die LED-Chips in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet, so dass eine gleichmässige Lichtverteilung erzielt wird.The substrate 2 is a carrier of LED chips 3 , The LED chips 3 are in the form of a matrix on the substrate 2 arranged. For 15 LED chips 3 For example, these may be arranged in a 3 × 5 matrix. Any number of LED chips 3 can on the substrate 2 be glued, depending on the available space on the substrate 2 and various other conditions, such as luminance. According to an exemplary embodiment, the number of LED chips 3 in one embodiment, not less than 15. In a specific configuration, the LED chips are arranged at a certain distance from each other, so that a uniform light distribution is achieved.
In einer Ausführungsform sind alle LED-Chips 3 mittels Verdrahtung 4 oder irgendeiner anderen Art von elektrischer Verbindung miteinander verbunden. Eine Überzugsschicht oder eine lichtkonvertierende Schicht 6 bedeckt das Substrat 2 sowie die LED-Chips 3.In one embodiment, all LED chips are 3 by means of wiring 4 or any other type of electrical connection. A coating layer or a light-converting layer 6 covers the substrate 2 as well as the LED chips 3 ,
2 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Die LED-Chips 3 sind auf der Oberseite des Substrats 2 angeordnet. Eine reflektierende Schicht 8 ist auf der rückseitigen Unterseite des Substrats 2 angeordnet. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die reflektierende Schicht 8 aus Diamant hergestellt. In einer Ausführungsform ermöglicht die reflektierende Schicht 8, dass ein Minimum von 10% des Lichts die mit dem Substrat 2 gekoppelte Seite der reflektierenden Schicht 8 erreicht. In einer anderen Ausführungsform ist die reflektierende Schicht 8 aus Aluminium hergestellt und 4 bis 5% des Lichts, das die reflektierende Schicht 8 erreicht, kann die reflektierende Schicht 8 nicht passieren, was einen Verlust von 4 bis 5% der durch das Substrat 2 durchscheinenden 20% des Lichts zur Folge hat. 2 shows an embodiment of an LED lighting device. The LED chips 3 are on top of the substrate 2 arranged. A reflective layer 8th is on the back bottom of the substrate 2 arranged. In an exemplary embodiment, the reflective layer is 8th made of diamond. In one embodiment, the reflective layer allows 8th that a minimum of 10% of the light is with the substrate 2 coupled side of the reflective layer 8th reached. In another embodiment, the reflective layer is 8th Made of aluminum and 4 to 5% of the light that is the reflective layer 8th reached, the reflective layer can 8th not happen, causing a loss of 4 to 5% of the substrate 2 translucent 20% of the light.
3 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Die lichtkonvertierende Schicht 6 ist in eine Anzahl von Reihen unterteilt und überdeckt jede Reihe der LED-Chips 3. In einer anderen Ausführungsform ist die lichtkonvertierende Schicht 6 in eine Anzahl von Punkten unterteilt und überdeckt jeden der LED-Chips 3. Die lichtkonvertierende Schicht 6 ist ein Harz, welches mit Phosphor oder anderen Materialien gefüllt ist, wobei die Umwandlung des von den LED-Chips 3 ausgestrahlten Lichts in verschiedene Farben oder Wellenlängen möglich ist. 3 shows an embodiment of an LED lighting device. The light-converting layer 6 is divided into a number of rows and covers each row of LED chips 3 , In another embodiment, the light-converting layer is 6 divided into a number of points and covers each of the LED chips 3 , The light-converting layer 6 is a resin which is filled with phosphor or other materials, the conversion of which from the LED chips 3 emitted light in different colors or wavelengths is possible.
Die Teilbeschichtung der lichtkonvertierenden Schicht 6 hat den Vorteil, dass die Herstellungskosten durch einen geringeren Materialverbrauch und eine Reduktion des Gewichts der LED-Beleuchtungseinrichtung 1 reduziert werden können. Zudem erlaubt die von der lichtkonvertierenden Schicht 6 nicht bedeckte Oberfläche des Substrats 2, dass mehr von dem durch die reflektierende Schicht 8 reflektierten Licht durchgeht, anstatt durch die lichtkonvertierende Schicht 6 geblockt oder abgelenkt zu werden.The partial coating of the light-converting layer 6 has the advantage that the manufacturing costs by a lower material consumption and a reduction in the weight of the LED lighting device 1 can be reduced. In addition, the allowed by the light-converting layer 6 uncovered surface of the substrate 2 that more of that through the reflective layer 8th passes through reflected light, rather than through the light-converting layer 6 to be blocked or distracted.
In einer Ausführungsform ist das Verhältnis von dem mit der lichtkonvertierenden Schicht 6 beschichteten Oberflächenbereich zur Oberfläche ohne eine derartige Beschichtung nicht grösser als 1:2.In one embodiment, the ratio is that of the light-converting layer 6 coated surface area to the surface without such a coating not greater than 1: 2.
4 zeigt eine vergrösserte Ansicht einer Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. In einer Ausführungsform sind die LED-Chips 3 mittels Klebstoffen oder Epoxid auf dem Substrat 2 befestigt. In einer Ausführungsform sind die LED-Chips mittels Oberflächenmontagetechnik am Substrat 2 angelötet. Die Verdrahtung 4 kann ein Golddraht oder ein Kupferdraht sein und auf den LED-Chips wird eine Wedge-Verbindung gebildet. Um die Ausfallsicherheit der LED-Beleuchtungseinrichtung 1 zu erhöhen, werden in einer Matrix von LED-Chips verschiedene Routen für elektrische Verbindungen bereitgestellt. Wenn ein LED-Chip 3 in einer Reihe von hintereinander geschalteten LED-Chips 3 beschädigt wird, gibt es in dieser Reihe von LED-Chips 3 einen offenen Stromkreislauf. Deshalb ist zwischen den Reihen von LED-Chips 3 eine Brücke oder eine Insel aus passivem Material 401 angeordnet, so dass verschiedene Reihen von LED-Chips 3 miteinander verbunden sind, um alternative Strompfade für den Stromfluss bereit zu stellen, wenn ein LED-Chip 3 in irgend einer Reihe beschädigt wird. 4 shows an enlarged view of an embodiment of an LED lighting device. In one embodiment, the LED chips are 3 using adhesives or epoxy on the substrate 2 attached. In one embodiment, the LED chips are surface-mounted on the substrate 2 soldered. The wiring 4 may be a gold wire or a copper wire and a wedge connection is formed on the LED chips. To the reliability of the LED lighting device 1 For example, in a matrix of LED chips, various routes for electrical connections are provided. If an LED chip 3 in a series of LED chips connected in series 3 damaged, there are in this series of LED chips 3 an open circuit. That's why between the rows of LED chips 3 a bridge or island of passive material 401 arranged so that different rows of LED chips 3 are interconnected to provide alternative current paths for current flow when using an LED chip 3 damaged in any order.
In einer Ausführungsform ist ein LED-Chip 3 in einer ersten Reihe von LED-Chips 3 mit der Insel 401 über einen ersten Draht 4 verbunden, und ein LED-Chip 3 in einer zweiten Reihe von LED-Chips 3 ist mit derselben Insel 401 über einen zweiten Draht 4 verbunden, so dass für Stromfluss von einer Reihe zur anderen eine Brücke zwischen verschiedenen Reihen von LED-Chips 3 gebildet wird.In one embodiment, an LED chip 3 in a first row of LED chips 3 with the island 401 over a first wire 4 connected, and an LED chip 3 in a second row of LED chips 3 is with the same island 401 over a second wire 4 connected so that for current flow from one row to another a bridge between different rows of LED chips 3 is formed.
5 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinheit. In einer Ausführungsform ist eine wärmeisolierende Schicht 11 auf der Oberseite des Substrats 2 aufgebracht, die eine Vielzahl von auf der Oberseite des Substrats 2 angeordneten LED-Chips 3 umschliesst. Die Unterseits des Substrats ist mit einer reflektierenden Schicht 8 bedeckt. Eine lichtkonvertierende Schicht 12 ist auf der wärmeisolierenden Schicht 11 aufgebracht, sodass die wärmeisolierende Schicht 11 als Einlage zwischen dem Substrat 2 und der lichtkonvertierenden Schicht 12 dient. 5 shows an embodiment of an LED lighting unit. In one embodiment, a heat-insulating layer 11 on top of the substrate 2 Applied to a variety of on top of the substrate 2 arranged LED chips 3 encloses. The lower side of the substrate is covered with a reflective layer 8th covered. A light-converting layer 12 is on the heat-insulating layer 11 applied so that the heat-insulating layer 11 as an insert between the substrate 2 and the light-converting layer 12 serves.
Mit einer Einlage als wärmeisolierende Schicht 11 zwischen dem Substrat 2 und der lichtkonvertierenden Schicht 12 werden alle in der lichtkonvertierenden Schicht 12 enthaltenen wärmesensitiven Materialien, wie etwa weisses Pulver oder Phosphor, weniger durch die von den LED-Chips 3 oder anderen Komponenten auf dem Substrat 2 generierte Wärme beeinflusst. Daraus resultierend kann die Lebensdauer der LED-Beleuchtungseinrichtung verlängert werden.With an insert as a heat-insulating layer 11 between the substrate 2 and the light-converting layer 12 are all in the light-converting layer 12 contained heat-sensitive materials, such as white powder or phosphorus, less by that of the LED chips 3 or other components on the substrate 2 generated heat influenced. As a result, the life of the LED lighting device can be extended.
Die wärmeisolierende Schicht 11 ist eine Beschichtung aus Harz oder Epoxid oder Silikon. Die wärmeisolierende Schicht 11 sollte aus einem Material mit guten wärmeisolierenden Eigenschaften gefertigt sein. Zudem ist die wärmeisolierende Schicht 11 transparent oder lichtdurchlässig, sodass Licht durch die wärmeisolierende Schicht 11 hindurchscheinen kann.The heat-insulating layer 11 is a coating of resin or epoxy or silicone. The heat-insulating layer 11 should be made of a material with good heat insulating properties. In addition, the heat-insulating layer 11 transparent or translucent, allowing light through the heat-insulating layer 11 can shine through.
6 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Vielzahl von LED-Chips 3 ist auf beiden Seiten des Substrats 2, nämlich der Oberseite und der Unterseite, angeordnet. Jede Seite des Substrats 2 ist mit einer lichtkonvertierenden Schicht 12 oder einer lichtkonvertierenden Schicht 16 beschichtet, die die LED-Chips 3 überdeckt. 6 shows an embodiment of an LED lighting device. A variety of LED chips 3 is on both sides of the substrate 2 , namely the top and the bottom, arranged. Each side of the substrate 2 is with a light-converting layer 12 or a light-converting layer 16 Coated the LED chips 3 covered.
In einer Ausführungsform ist in Bezug auf die Oberseite des Substrats 2 eine wärmeisolierende Schicht 11 zwischen dem Substrat 2 und der lichtkonvertierenden Schicht 12 angeordnet. In Bezug auf die Unterseite des Substrats 2 ist eine wärmeisolierende Schicht 15 zwischen dem Substrat 2 und der lichtkonvertierenden Schicht 16 angeordnet.In one embodiment, with respect to the top of the substrate 2 a heat-insulating layer 11 between the substrate 2 and the light-converting layer 12 arranged. With respect to the underside of the substrate 2 is a heat-insulating layer 15 between the substrate 2 and the light-converting layer 16 arranged.
In einer Ausführungsform entspricht die Anzahl von LED-Chips 3 auf einer Seite des Substrats 2 der Anzahl der LED-Chips 3 auf der anderen Seite des Substrats 2.In one embodiment, the number of LED chips corresponds 3 on one side of the substrate 2 the number of LED chips 3 on the other side of the substrate 2 ,
In einer Ausführungsform ist die Anzahl von LED-Chips 3 auf einer Seite des Substrats 2 unterschiedlich zur Anzahl der LED-Chips 3 auf der anderen Seite des Substrats 2.In one embodiment, the number of LED chips is 3 on one side of the substrate 2 different from the number of LED chips 3 on the other side of the substrate 2 ,
In einer Ausführungsform ist die Anordnung oder Verteilung der LED-Chips 3 auf der einen Seite des Substrats 2 dieselbe wie die Anordnung oder Verteilung der LED-Chips auf der anderen Seite des Substrats 2.In one embodiment, the arrangement or distribution of the LED chips 3 on one side of the substrate 2 the same as the placement or distribution of the LED chips on the other side of the substrate 2 ,
In einer Ausführungsform ist die Anordnung oder Verteilung der LED-Chips 3 auf der einen Seite des Substrats 2 unterschiedlich zur Anordnung oder Verteilung der LED-Chips 3 auf der anderen Seite des Substrats 2.In one embodiment, the arrangement or distribution of the LED chips 3 on one side of the substrate 2 different from the arrangement or distribution of the LED chips 3 on the other side of the substrate 2 ,
In einer Ausführungsform ist das auf der einen Seite des Substrats 2 für die lichtkonvertierende Schicht 12 verwendete Material dasselbe, wie das auf der anderen Seite des Substrats 2 für die lichtkonvertierende Schicht 16 verwendete Material.In one embodiment, this is on one side of the substrate 2 for the light-converting layer 12 used material the same as that on the other side of the substrate 2 for the light-converting layer 16 used material.
In einer Ausführungsform ist das auf der einen Seite des Substrats 2 für die lichtkonvertierende Schicht 12 verwendete Material unterschiedlich von dem Material, das auf der anderen Seite des Substrats 2 für die lichtkonvertierende Schicht 16 verwendet wird.In one embodiment, this is on one side of the substrate 2 for the light-converting layer 12 used material different from the material on the other side of the substrate 2 for the light-converting layer 16 is used.
In einer Ausführungsform ist das für die wärmeisolierende Schicht 11 auf der einen Seite des Substrats 2 verwendete Material dasselbe, wie das Material, das für die wärmeisolierende Schicht 15 auf der anderen Seite des Substrats 2 verwendet wird.In one embodiment, this is for the heat-insulating layer 11 on one side of the substrate 2 Material used the same as the material used for the heat-insulating layer 15 on the other side of the substrate 2 is used.
In einer Ausführungsform ist das für die wärmeisolierende Schicht 11 auf der einen Seite des Substrats 2 verwendete Material unterschiedlich von dem Material, das für die wärmeisolierende Schicht 15 auf der anderen Seite des Substrats 2 verwendet wird.In one embodiment, this is for the heat-insulating layer 11 on one side of the substrate 2 used material different from the material used for the heat-insulating layer 15 on the other side of the substrate 2 is used.
7 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Vielzahl von LED-Chips 3 ist auf der einen Seite des Substrats 2, beispielsweise der Oberseite, angeordnet. Eine wärmeisolierende Schicht 11 ist auf der Oberseite des Substrats 2 aufgebracht, wird auch als eine erste Schicht bezeichnet, und deckt eine Vielzahl von LED-Chips 3 sowie das Substrat 2 ab. Eine lichtkonvertierende Schicht 12 ist auf der wärmeisolierenden Schicht 11 angeordnet und wird auch als eine zweite Schicht bezeichnet. Eine Schutzschicht 18 ist auf der lichtkonvertierenden Schicht 12 angeordnet und wird auch als eine dritte Schicht bezeichnet. Anstelle des Vorhandenseins von Luftspalten zwischen jeder der Schichten, sind die Grenzflächen zwischen den verschiedenen Schichten luftdicht, um jegliche Ablenkung des durchscheinenden Lichts von einer Schicht zur anderen zu vermeiden. 7 shows an embodiment of an LED lighting device. A variety of LED chips 3 is on one side of the substrate 2 , For example, the top, arranged. A heat-insulating layer 11 is on top of the substrate 2 applied, is also referred to as a first layer, and covers a variety of LED chips 3 as well as the substrate 2 from. A light-converting layer 12 is on the heat-insulating layer 11 arranged and is also referred to as a second layer. A protective layer 18 is on the light-converting layer 12 arranged and is also referred to as a third layer. Instead of having air gaps between each of the layers, the interfaces between the various layers are airtight to avoid any deflection of the translucent light from one layer to another.
In einer Ausführungsform umfasst die Unterseite des Substrats 2 eine Vielzahl von darauf angeordneten LED-Chips 3 und dieselbe Anzahl von Schichten, wie die Oberseite des Substrats 2. Auf der Unterseite sind daher eine erste Schicht einer wärmeisolierenden Schicht, eine zweite Schicht einer lichtkonvertierenden Schicht und eine dritte Schicht einer Schutzschicht 19 vorhanden.In an embodiment, the underside of the substrate comprises 2 a plurality of LED chips arranged thereon 3 and the same number of layers as the top of the substrate 2 , On the underside, therefore, a first layer of a heat-insulating layer, a second layer of a light-converting layer and a third layer of a protective layer 19 available.
In einer Ausführungsform ist die Schutzschicht 18 aus Glas hergestellt. In einer anderen Ausführungsform ist die Schutzschicht 18 aus Saphir hergestellt. In einer weiteren Ausführungsform ist die Schutzschicht 18 aus irgendeinem transparenten oder lichtdurchlässigen Material hergestellt, sodass eine geringere optische Dämpfung auftritt. Die Schutzschicht 18 hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, um jegliche Hitze, die von irgendwelchen Komponenten auf dem Substrat generiert wird, weiterzuleiten.In one embodiment, the protective layer is 18 made of glass. In another embodiment, the protective layer is 18 made of sapphire. In a further embodiment, the protective layer is 18 made of any transparent or translucent material so that less optical attenuation occurs. The protective layer 18 has good thermal conductivity to pass any heat generated by any components on the substrate.
8 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Ein Substrat 801 mit einer Vielzahl von LED-Chips und Materialschichten ist auf der Oberseite einer Wärmesenke 802 angeordnet. Die Wärmesenke 802 wird von einem Gehäuse 803 getragen. Die Wärmesenke 802 kann für die LED-Beleuchtungseinrichtung einen Kühlungseffekt bewirken. Das Gehäuse 803 kann ebenfalls als Wärmesenke fungieren, um eine zusätzliche Kühlung zu verschaffen, vorausgesetzt, dass das Gehäuse 803 aus Materialien mit einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist. Eine Schutzschicht 804 ist auf dem Substrat 801 angeordnet, um die LED-Chips und die die LED-Chips bedeckenden Materialschichten zu schützen. Mittels eines Reflektors 807 wird das Gehäuse 803 gehalten. Der Reflektor 807 ist derart ausgebildet, dass er das Licht seitlich zu führen und Licht zu reflektieren vermag. Um das Substrat 801 und die Wärmesenke 802 im Gehäuse 803 zu umschliessen, wird eine Abdeckung 806 verwendet. 8th shows an embodiment of an LED lighting device. A substrate 801 with a variety of LED chips and layers of material is on top of a heat sink 802 arranged. The heat sink 802 is from a housing 803 carried. The heat sink 802 can cause a cooling effect for the LED lighting device. The housing 803 can also act as a heat sink to provide additional cooling, provided that the housing 803 made of materials with good thermal conductivity. A protective layer 804 is on the substrate 801 arranged to protect the LED chips and the material layers covering the LED chips. By means of a reflector 807 becomes the case 803 held. The reflector 807 is designed so that it can guide the light laterally and reflect light. To the substrate 801 and the heat sink 802 in the case 803 to enclose, becomes a cover 806 used.
In einer Ausführungsform trägt jede der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses 803 das Substrat 801, auf welchem die LED-Chips und Materialschichten angeordnet sind.In one embodiment, each carries the top and bottom of the housing 803 the substrate 801 on which the LED chips and material layers are arranged.
In einer Ausführungsform wird die Kammer durch die Abdeckung 806 und das Gehäuse 803 gebildet und ist mit Helium gefüllt. In einer anderen Ausführungsform ist solch eine Kammer mit irgendeinem Gas gefüllt, wodurch das Licht in einem geringeren Ausmass ablenkt wird, sodass das durch den Bereich einer solchen Kammer scheinende Licht weniger abgelenkt wird.In one embodiment, the chamber is through the cover 806 and the case 803 formed and is filled with helium. In another embodiment, such a chamber is filled with some gas, which deflects the light to a lesser extent, so that the light shining through the area of such a chamber is less deflected.
9 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Dem Substrat 901 ist keine Wärmesenke zugeordnet. Zusätzlich zu einer ersten Schicht einer wärmeisolierenden Schicht und einer zweiten Schicht einer lichtkonvertierenden Schicht, wie oben erwähnt, ist das Substrat 901 mit einer dritten Schicht einer Schutzschicht 902 beüberdeckt. Das Substrat 901 wird von einem Reflektor 904 getragen. Ein Ende des Reflektors 904 weist eine Anschlusskappe auf, welche zum Einstecken in eine Glühbirnenfassung vorgesehen ist, und das andere Ende des Reflektors 904 weist eine Abdeckung 903 auf, sodass das Substrat 901 im Innern der durch den Reflektor 904 und die Abdeckung 903 gebildeten Kammer eingeschlossen ist. 9 shows an embodiment of an LED lighting device. The substrate 901 no heat sink is assigned. In addition to a first layer of a heat-insulating layer and a second layer of a light-converting layer as mentioned above, the substrate is 901 with a third layer of a protective layer 902 beüberdeckt. The substrate 901 is from a reflector 904 carried. One end of the reflector 904 has a terminal cap, which is intended to be plugged into a bulb socket, and the other end of the reflector 904 has a cover 903 on, so the substrate 901 inside by the reflector 904 and the cover 903 enclosed chamber is enclosed.
10 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Auf der Oberseite des Substrats 2 sind in der äusseren Region der Oberseite des Substrats 2 weitere LED-Chips 3 verteilt. Auf der Unterseite des Substrats 2 sind in der inneren Region auf der Unterseite des Substrats 2 weitere LED-Chips 3 verteilt. Diese Anordnung von LED-Chips 3 auf beiden Seiten des Substrats 2 ergibt eine gleichmässigere Lichtverteilung. 10 shows an embodiment of an LED lighting device. On top of the substrate 2 are in the outer region of the top of the substrate 2 additional LED chips 3 distributed. On the bottom of the substrate 2 are in the inner region on the bottom of the substrate 2 additional LED chips 3 distributed. This arrangement of LED chips 3 on both sides of the substrate 2 gives a more even light distribution.
11a und 11b zeigen eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Ansammlung von LED-Chips 3 ist auf dem Substrat 2 angeordnet. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Silikonrahmen 1103 auf dem Substrat 2 platziert, welcher die Ansammlung von LED-Chips 3 umgibt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine wärmeisolierende Schicht 1102 auf dem Substrat 2 aufgebracht, welche die Ansammlung von LED-Chips 3 überdeckt. Der Silikonrahmen 1103 dient dazu, den Überlauf der wärmeisolierenden Schicht 1102 über den Silikonrahmen 1103 hinaus zu verhindern. Es ist auch möglich, dass der Silikonrahmen 1103 aus anderen Materialien, wie etwa Harz, hergestellt ist. 11a and 11b show an embodiment of an LED lighting device. A collection of LED chips 3 is on the substrate 2 arranged. In a first process step, a silicone frame 1103 on the substrate 2 placed the accumulation of LED chips 3 surrounds. In a second process step, a heat-insulating layer 1102 on the substrate 2 Applied to the accumulation of LED chips 3 covered. The silicone frame 1103 serves to overflow the heat-insulating layer 1102 over the silicone frame 1103 to prevent it from happening. It is also possible that the silicone frame 1103 made of other materials such as resin.
Eine lichtkonvertierende Schicht 1104 ist auf das Substrat 2 unmittelbar auf der wärmeisolierenden Schicht 1102 aufgebracht. Der Silikonrahmen 1103 wird verwendet, um jeglichen Überlauf der lichtkonvertierenden Schicht 1104 zu verhindern. Eine transparente Schicht 1105 ist auf der lichtkonvertierenden Schicht 1104 angeordnet. Eine Schutzschicht 1106 ist auf der transparenten Schicht 1105 angeordnet. Das resultierende Ergebnis ist ein LED-Beleuchtungsmodul 1111.A light-converting layer 1104 is on the substrate 2 directly on the heat-insulating layer 1102 applied. The silicone frame 1103 is used to overflow any light-converting layer 1104 to prevent. A transparent layer 1105 is on the light-converting layer 1104 arranged. A protective layer 1106 is on the transparent layer 1105 arranged. The resulting result is an LED lighting module 1111 ,
In einer Ausführungsform ist die transparente Schicht 1105 ein transparentes oder lichtdurchlässiges Material, beispielsweise Silikon. Die Schutzschicht 1106 ist ein transparentes oder lichtdurchlässiges Material, beispielsweise Glas und Plastik. Die Schutzschicht 1106 hat auf der Oberseite der Schutzschicht 1106 eine Musterung, während die Unterseite der Schutzschicht 1106 an die transparente Schicht 1105 gekoppelt ist. Die Musterung auf der Schutzschicht 1106 ist beispielsweise in Form von einer Anzahl von konzentrischen kreisrunden Wellen. Eine mögliche Anwendung der LED-Beleuchtungseinrichtung mit der obigen Konfiguration ist ein Scheinwerfer.In one embodiment, the transparent layer is 1105 a transparent or translucent material, for example silicone. The protective layer 1106 is a transparent or translucent material, such as glass and plastic. The protective layer 1106 has on the top of the protective layer 1106 a pattern, while the bottom of the protective layer 1106 to the transparent layer 1105 is coupled. The pattern on the protective layer 1106 is, for example, in the form of a number of concentric circular waves. One possible application of the LED lighting device with the above configuration is a headlamp.
12 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Wärmesenke 1107 ist auf der Unterseite des LED-Beleuchtungsmoduls 1111 angefügt. 12 shows an embodiment of an LED lighting device. A heat sink 1107 is on the bottom of the LED lighting module 1111 added.
13a und 13b zeigen eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Wärmesenke 1107 ist auf der Unterseite des LED-Beleuchtungsmoduls 1111 angefügt. Die Wärmesenke 1107 ist am Substrat 2 befestigt. Das Substrat 2 ist kreisförmig ausgebildet. Die Wärmesenke 1107 weist zur Vergrösserung der Oberfläche für die Wärmeabgabe eine Anzahl von Ausstülpungen oder Finnen auf. In einer Ausführungsform sind die Ausstülpungen in vier konzentrischen kreisförmigen Spuren angeordnet. Jede kreisförmige Spur weist 8 Ausstülpungen auf. Die Ausstülpungen auf den inneren Spuren haben längere Erweiterungen als diejenigen in den äusseren Spuren. Da die inneren Spuren eine kürzere Umfangslänge haben, weisen deren Ausstülpungen zudem eine geringere Breite auf, als die Ausstülpungen auf den äusseren Spuren. 13a and 13b show an embodiment of an LED lighting device. A heat sink 1107 is on the bottom of the LED lighting module 1111 added. The heat sink 1107 is at the substrate 2 attached. The substrate 2 is circular. The heat sink 1107 has a number of protuberances or fins to increase the surface area for heat dissipation. In one embodiment, the protuberances are arranged in four concentric circular tracks. Each circular track has 8 protuberances. The protuberances on the inner tracks have longer extensions than those in the outer tracks. Since the inner tracks have a shorter circumferential length, their protuberances also have a smaller width than the protuberances on the outer tracks.
14a und 14b zeigen eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Das LED-Beleuchtungsmodul 1111 mit der daran befestigten Wärmesenke 1107 ist in einen Träger 1201 eingepasst. Der Träger 1201 ist an einer Anschlusskappe befestigt, welche zum Einstecken in eine Glühbirnenfassung vorgesehen ist. 14a and 14b show an embodiment of an LED lighting device. The LED lighting module 1111 with the attached heat sink 1107 is in a carrier 1201 fitted. The carrier 1201 is attached to a terminal cap, which is intended for insertion into a bulb socket.
15a zeigt eine Ausführungsform der LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Matrix von 6 × 16 LED-Chips 3 ist auf dem Substrat 2 angeordnet. Jede Reihe der 16 LED-Chips 3 ist in Serie geschaltet. Die Mittelpunkte von jeweils zwei benachbarten Reihen sind über eine Insel oder Brücke einer passiven Vorrichtung miteinander verbunden oder verdrahtet. 15a shows an embodiment of the LED lighting device. A matrix of 6 × 16 LED chips 3 is on the substrate 2 arranged. Each row of 16 LED chips 3 is connected in series. The centers of each two adjacent rows are connected or wired together via an island or bridge of a passive device.
15b zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Drei Platten des in 15a gezeigten Substrats 2 mit den LED-Chips 3 sind in einer Glühbirne montiert. Die Platten sind in einer Glühbirne gleichmässig verteilt, beispielsweise ist eine erste Platte in eine Richtung bei 0° ausgerichtet, eine zweite Platte ist in eine Richtung bei 120° ausgerichtet und eine dritte Platte ist in eine Richtung bei 240° ausgerichtet. 15b shows an embodiment of an LED lighting device. Three plates of in 15a shown substrate 2 with the LED chips 3 are mounted in a light bulb. The plates are evenly distributed in a light bulb, for example a first plate is oriented in one direction at 0 °, a second plate is oriented in one direction at 120 ° and a third plate is oriented in one direction at 240 °.
16a, 16b, 16c, 16d und 16e zeigen eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung und deren Verwendung als Glühbirne. Die Glühbirne ist mit Helium gefüllt, sodass innerhalb der Glühbirne eine gute Wärmeleitung gegeben ist. Die Glühbirne weist vier Platten von LED-Beleuchtungseinrichtungen auf. Eine erste Platte ist bei 0° montiert, eine zweite Platte ist bei 90° montiert, eine dritte Platte ist bei 180° montiert und eine vierte Platte ist bei 270° montiert. Es gibt drei verschiedene Ausführungsformen:
- (i) Das Substrat ist lediglich auf der Seite, bei der die LED-Chips angeordnet sind mit einer lichtkonvertierenden Schicht versehen;
- (ii) das Substrat ist auf der Seite, bei der die LED-Chips angeordnet sind mit einer lichtkonvertierenden Schicht und zusätzlich mit einer wärmeisolierenden Schicht zwischen dem Substrat und der lichtkonvertierenden Schicht versehen;
- (iii) es ist keine lichtkonvertierende Schicht auf dem Substrat aufgebracht, sondern die lichtkonvertierende Schicht ist entweder auf der Innenwand der Glühbirnenabdeckung oder auf der Aussenwand der Glühbirnenabdeckung aufgebracht.
16a . 16b . 16c . 16d and 16e show an embodiment of an LED lighting device and its use as a light bulb. The bulb is filled with helium, so inside the bulb there is good heat conduction. The bulb has four panels of LED lighting devices. A first plate is mounted at 0 °, a second plate is mounted at 90 °, a third plate is mounted at 180 ° and a fourth plate is mounted at 270 °. There are three different embodiments: - (i) The substrate is provided with a light-converting layer only on the side where the LED chips are arranged;
- (ii) the substrate is provided on the side where the LED chips are arranged with a light-converting layer and additionally with a heat-insulating layer between the substrate and the light-converting layer;
- (iii) no light-converting layer is deposited on the substrate, but the light-converting layer is deposited either on the inner wall of the bulb cover or on the outer wall of the bulb cover.
Die Anzahl der Platten innerhalb der Glühbirne kann variieren und ist von den Lichterfordernissen abhängig.The number of plates within the bulb may vary and depends on the light requirements.
17 zeigt ein Produkt, welches gemäss einer der in 16a, 16b, 16c, 16d und 16e gezeigten Ausführungsformen einer LED-Beleuchtungseinrichtung hergestellt ist. 17 shows a product which, according to one of the in 16a . 16b . 16c . 16d and 16e shown embodiments of an LED lighting device is made.
18a zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Vielzahl von LED-Chips ist auf der Oberseite des Substrats 2 angeordnet. Eine lichtkonvertierende Schicht 1802 überdeckt die Oberseite des Substrats 2 und umhüllt die LED-Chips. Eine Schutzschicht, wie etwa Glas, ist auf der lichtkonvertierenden Schicht 1802 angeordnet. Die Unterseite des Substrats 2 ist an einer Seite einer reflektierenden Schicht 1803 befestigt. Die andere Seite der reflektierenden Schicht 1803 ist mit einer Wärmesenke 1804 verbunden. 18a shows an embodiment of an LED lighting device. A variety of LED chips is on top of the substrate 2 arranged. A light-converting layer 1802 covers the top of the substrate 2 and envelops the LED chips. A protective layer, such as glass, is on the light-converting layer 1802 arranged. The bottom of the substrate 2 is on one side of a reflective layer 1803 attached. The other side of the reflective layer 1803 is with a heat sink 1804 connected.
Zudem ist ein Reflektor 1805 auf der Schutzschicht 1801 angeordnet, wie in 18b gezeigt.There is also a reflector 1805 on the protective layer 1801 arranged as in 18b shown.
Anschliessend wird, wie in 18c gezeigt, ein Gehäuse 1806 zum Tragen der obigen Ausführungsform der LED-Beleuchtungseinrichtung verwendet. Der Boden des Gehäuses 1808 ist mit einem Sockel ausgestattet, der mit der obigen Ausführungsform der LED-Beleuchtungseinrichtung verbunden ist, um von der Stromversorgung zur LED-Beleuchtungseinrichtung eine elektrische Verbindung bereitzustellen. 18d zeigt ein finales Produkt – eine Glühbirne. Then, as in 18c shown a case 1806 used for carrying the above embodiment of the LED lighting device. The bottom of the case 1808 is provided with a socket which is connected to the above embodiment of the LED lighting device to provide an electrical connection from the power supply to the LED lighting device. 18d shows a final product - a light bulb.
19a, 19b und 19c zeigen eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Ein erstes Substrat 2 mit einer Vielzahl von LED-Chips wird von einem Träger 1904 getragen. Ein zweites Substrat 2 mit einer Vielzahl von LED-Chips wird vom Träger 1904 getragen. Ein drittes Substrat 2 mit einer Vielzahl von LED-Chips wird vom Träger 1904 getragen. Die Normale zum ersten Substrat 2 ist bei 0° ausgerichtet, die Normale zum zweiten Substrat 2 ist bei 120° ausgerichtet, und die Normale zum dritten Substrat 2 ist bei 240° ausgerichtet, sodass die drei Substrate 2 gleichmässig um die Glühbirne herum verteilt sind. 19a . 19b and 19c show an embodiment of an LED lighting device. A first substrate 2 With a variety of LED chips is used by a carrier 1904 carried. A second substrate 2 with a variety of LED chips is from the carrier 1904 carried. A third substrate 2 with a variety of LED chips is from the carrier 1904 carried. The normal to the first substrate 2 is aligned at 0 °, the normal to the second substrate 2 is aligned at 120 °, and the normal to the third substrate 2 is aligned at 240 ° so that the three substrates 2 evenly distributed around the light bulb.
Ein Reflektor 1903 ist im Zentrum der drei Substrate 2 angeordnet und es liegt ein Luftspalt zwischen dem Treiber und den LED-Chips auf dem Substrat 2 vor, sodass genügend Raum und eine gute Luftzirkulation für die Wärmeabfuhr vorhanden ist. Der Reflektor 1903 ist mit dem Träger 1904 in einer Struktur integriert, und die ganze Struktur steht auf dem Sockel 1905. Der Sockel 1905 weist an seiner Spitze eine elektrische Verbindungseinheit 1906 auf. Jedes Substrat 2 ist mit einer Schutzschicht 1901 bedeckt, welche beispielsweise aus Glas oder irgendeinem anderen transparenten oder lichtdurchlässigen Material besteht.A reflector 1903 is at the center of the three substrates 2 arranged and there is an air gap between the driver and the LED chips on the substrate 2 before, so that sufficient space and a good air circulation for the heat dissipation is present. The reflector 1903 is with the carrier 1904 integrated in a structure, and the whole structure stands on the pedestal 1905 , The base 1905 has at its tip an electrical connection unit 1906 on. Every substrate 2 is with a protective layer 1901 covered, which consists for example of glass or any other transparent or translucent material.
Die Normale zu jedem Substrat 2 zeigt strahlenförmig in Richtung des Reflektors 1903 im Zentrum. Anstatt in einem rechten Winkel zum Reflektor neigt sich die Normale zu jedem Substrat 2 vom Sockel weg nach oben.The normal to every substrate 2 points radially in the direction of the reflector 1903 downtown. Instead of at a right angle to the reflector, the normal to each substrate tilts 2 away from the pedestal.
20a, 20b und 20c betreffen eine Anzahl von Ausführungsformen von Schaltungen für die LED-Chips auf einem Substrat 2. Vor der Anwendung auf eine Anordnung von LED-Chips entlang verschiedener Reihen 27 und 28 wird der eingehende Wechselstrom (”AC”) in einen ausgehenden Gleichstrom (”DC”) umgewandelt. Die Umwandlung von AC zu DC wird beispielsweise mit einem Brückengleichrichter und einem am ausgangseitigen Anschlussstück parallel zu den Ausgangsklemmen des Brückengleichrichters angeordneten Ausgangskondensator 26 als ein Tiefpassfilter realisiert. Der Brückengleichrichter ist gemäss 20a mit vier Dioden 25 ausgestattet, wobei die Eingangsklemmen an die AC-Anschlussklemmen gekoppelt sind. Zudem ist eine der AC-Anschlussklemmen und ein Eingangskondensator 22 in Serie geschaltet. 20a . 20b and 20c relate to a number of embodiments of circuits for the LED chips on a substrate 2 , Before applying to an array of LED chips along different rows 27 and 28 The incoming AC ("AC") is converted to an outgoing DC ("DC"). The conversion from AC to DC is performed, for example, with a bridge rectifier and an output capacitor arranged at the output side terminal parallel to the output terminals of the bridge rectifier 26 realized as a low-pass filter. The bridge rectifier is according to 20a with four diodes 25 equipped with the input terminals coupled to the AC terminals. In addition, one of the AC terminals and an input capacitor 22 connected in series.
23 zeigt das Simulationsergebnis einer Schaltkreisanordnung gemäss 20a. 23 shows the simulation result of a circuit arrangement according to 20a ,
In 20b sind zwei Brückengleichrichter, ein erster Brückengleichrichter und ein zweiter Brückengleichrichter, parallel zu den AC-Anschlussklemmen geschaltet. Ein erster Brückengleichrichter besteht aus vier Dioden 29. Ein zweiter Brückengleichrichter besteht aus vier Dioden 25. Jede der Eingangsklemmen des ersten Brückengleichrichters ist mit einem Eingangskondensator in Serie geschaltet. Eine der Eingangsklemmen des zweiten Brückengleichrichters ist mit einem Widerstand in Serie geschaltet.In 20b Two bridge rectifiers, a first bridge rectifier and a second bridge rectifier, are connected in parallel with the AC terminals. A first bridge rectifier consists of four diodes 29 , A second bridge rectifier consists of four diodes 25 , Each of the input terminals of the first bridge rectifier is connected in series with an input capacitor. One of the input terminals of the second bridge rectifier is connected in series with a resistor.
Die positive Ausgangsklemme des zweiten Brückengleichrichters ist mit der negativen Ausgangsklemme des ersten Brückengleichrichters in Serie geschaltet. Die positive Ausgangsklemme des ersten Brückengleichrichters ist mit der positiven Klemme des Ausgangskondensators 26 verbunden, und die negative Ausgangsklemme des zweiten Brückengleichrichters ist mit der negativen Klemme des Ausgangskondensators 26 verbunden.The positive output terminal of the second bridge rectifier is connected in series with the negative output terminal of the first bridge rectifier. The positive output terminal of the first bridge rectifier is connected to the positive terminal of the output capacitor 26 connected, and the negative output terminal of the second bridge rectifier is connected to the negative terminal of the output capacitor 26 connected.
In 20a sind zwei benachbarte Reihen an LED-Chips parallel geschaltet. In 20b sind zwei benachbarte Reihen an LED-Chips gemäss der nachfolgend beschriebenen Anordnung in Serie geschaltet. Vier LED-Chips werden als eine Gruppe bezeichnet. Sämtliche Gruppen der LED-Chips sind in Serie geschaltet. Innerhalb einer Gruppe sind zwei LED-Chips entlang eines Stromwegs in Serie geschaltet, und zwei LED-Chips sind entlang eines anderen Stromwegs in Serie geschaltet, so dass auch wenn ein Stromweg unterbrochen ist, der Strom über den anderen Stromweg fliessen kann.In 20a two adjacent rows of LED chips are connected in parallel. In 20b two adjacent rows of LED chips according to the arrangement described below are connected in series. Four LED chips are referred to as a group. All groups of the LED chips are connected in series. Within a group, two LED chips are connected in series along a current path, and two LED chips are connected in series along another current path, so that even if one current path is interrupted, the current can flow across the other current path.
24 zeigt das Simulationsergebnis einer Schaltkreisanordnung gemäss 20b. Die Ausgangswellen sind reduziert, obwohl derselbe Ausgangskondensator 26 wie in der Anordnung gemäss 20a verwendet wird. 24 shows the simulation result of a circuit arrangement according to 20b , The output waves are reduced, although the same output capacitor 26 as in the arrangement according to 20a is used.
20c zeigt die Eingangsklemmen eines ersten Brückengleichrichters, die mit den AC-Anschlussklemmen und den Eingangsklemmen eines zweiten Brückengleichrichters parallel geschaltet sind. Eine AC-Anschlussklemme ist mit einer der Eingangsklemmen eines zweiten Brückengleichrichters verbunden, wobei auf jedem Strompfad zu den Dioden des zweiten Brückengleichrichters ein erster Kondensator angeordnet ist. Die andere AC-Anschlussklemme ist mit einer der Eingangsklemmen eines ersten Brückengleichrichters verbunden, wobei auf jedem Strompfad zu den Dioden des ersten Brückengleichrichters ein zweiter Kondensator angeordnet ist. 20c shows the input terminals of a first bridge rectifier, which are connected in parallel with the AC terminals and the input terminals of a second bridge rectifier. An AC terminal is connected to one of the input terminals of a second bridge rectifier, wherein a first capacitor is arranged on each current path to the diodes of the second bridge rectifier. The other AC terminal is connected to one of the input terminals of a first bridge rectifier, wherein a second capacitor is arranged on each current path to the diodes of the first bridge rectifier.
Anders als die vorangehenden Anordnungen gibt es in der vorliegenden Anordnung keinen Ausgangskondensator und die Lebensdauer der LED-Beleuchtungseinrichtung, welche zuvor durch den Ausgangskondensator beschränkt wurde, wird verlängert. Um die Ausfallsrate zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern, sind zwei benachbarte Reihen an LED-Chips derart miteinander verbunden, dass sie als alternative Wege zueinander agieren, sodass selbst wenn eine Diode in einer Reihe beschädigt wird, der Strom weiterhin über den anderen Strompfad durch die benachbarte Reihe fliessen kann. Da der Ausgangskondensator entfernt wurde, wird die Lebensdauer verlängert.Unlike the foregoing arrangements, in the present arrangement, there is no output capacitor, and the life of the LED lighting device previously restricted by the output capacitor is prolonged. In order to reduce the failure rate and improve reliability, two adjacent rows of LED chips are interconnected so that they act as alternative paths to each other, so that even if one diode in a row is damaged, the current continues to pass through the other current path the adjacent row can flow. Since the output capacitor has been removed, the life is extended.
25 zeigt das simulierte Ergebnis einer Schaltkreisanordnung gemäss 20c, welche auch in 22 dargestellt ist. 25 shows the simulated result of a circuit arrangement according to 20c which also in 22 is shown.
21a und 21b zeigen eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Eine Ansammlung von LED-Chips 47 ist auf dem Substrat 2 angeordnet. Eine wärmeisolierende Schicht 46 ist auf dem Substrat aufgebracht, um die LED-Chips 47 abzudecken. Es gibt eine Anzahl an Inseln 48, die zwei benachbarte Reihen von LED-Chips verbinden, um alternative Strompfade für den Stromfluss bereit zu stellen. Jede Reihe der LED-Chips ist über das eine Ende mit der positiven Klemme der Stromquelle verbunden und über das andere Ende mit der negativen Klemme der Stromquelle verbunden ist. Wie in 21b gezeigt, ist auf der wärmeisolierenden Schicht 46 ein Rahmen 52 angeordnet, der die Ansammlung von LED-Chips 47 umschliesst. Der Rahmen 52 besteht aus Silikon. Eine lichtkonvertierende Schicht 51 ist auf der wärmeisolierenden Schicht 46 aufgebracht und füllt die Oberfläche, die vom Rahmen 52 umgeben ist. Der Rahmen 52 fungiert als Damm, um das Überlaufen der lichtkonvertierenden Schicht 51 über den Rahmens 52 hinaus zu verhindern. 21a and 21b show an embodiment of an LED lighting device. A collection of LED chips 47 is on the substrate 2 arranged. A heat-insulating layer 46 is applied to the substrate to the LED chips 47 cover. There are a number of islands 48 which connect two adjacent rows of LED chips to provide alternate current paths for current flow. Each row of LED chips is connected at one end to the positive terminal of the power source and connected at the other end to the negative terminal of the power source. As in 21b is shown on the heat-insulating layer 46 a frame 52 arranged the accumulation of LED chips 47 encloses. The frame 52 is made of silicone. A light-converting layer 51 is on the heat-insulating layer 46 Applied and fills the surface of the frame 52 is surrounded. The frame 52 acts as a dam to overflow the light-converting layer 51 over the frame 52 to prevent it from happening.
26 zeigt eine Glühbirne gemäss einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und die Figur zeigt illustrativ die Grösse der Glühbirne im Vergleich zu einer menschlichen Hand. Die Glühbirnengrössen entsprechen internationalen Standards und sind mit den bestehenden Fassungen und Lampen kompatibel. 26 shows a bulb according to one of the embodiments of the present invention and the figure shows illustratively the size of the bulb as compared to a human hand. The bulb sizes comply with international standards and are compatible with the existing sockets and lamps.
27 zeigt eine Glühbirne in Kerzenform, welche die LED-Beleuchtungseinrichtung entsprechend den offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst. 27 shows a candle-shaped light bulb comprising the LED lighting device according to the disclosed embodiments of the present invention.
28 zeigt eine physische Glühbirne, die die LED-Beleuchtungseinrichtung entsprechend den offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst. 28 FIG. 12 shows a physical light bulb incorporating the LED lighting device according to the disclosed embodiments of the present invention. FIG.
29 zeigt eine Produktserie als beispielhafte Verwendung der LED-Beleuchtungseinrichtung. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine bessere Leistung und geringere Lumenkosten. Die vorliegende Erfindung ist geeignet, um dimmbare Lösungen bereitzustellen, da die LED-Beleuchtungseinrichtung gemäss einer der Ausführungsformen dimmbar ist. Eine Palette von Produkten mit unterschiedlichen Wattzahlen, Formen, Lumen und Leistungen werden durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt. Die Form ist im Einklang mit dem Standard des American National Standards Institute (ANSI Standard). 29 shows a product series as an exemplary use of the LED lighting device. The present invention enables better performance and lower luminal costs. The present invention is suitable for providing dimmable solutions because the LED lighting device according to one of the embodiments is dimmable. A range of products with different wattages, shapes, lumens and powers are provided by the present invention. The shape is in accordance with the standard of the American National Standards Institute (ANSI standard).
30 zeigt eine Ausführungsform einer LED-Beleuchtungseinrichtung. Die LED-Beleuchtungseinrichtung wird in einer Lampe mit Kerzenform verwendet. Die Figur zeigt ebenfalls eine Anzahl von Explositionszeichnungen, die die Komponenten innerhalb des Gehäuses darstellen. 30 shows an embodiment of an LED lighting device. The LED lighting device is used in a candle-shaped lamp. The figure also shows a number of explosion drawings depicting the components within the housing.
