DE4141980A1 - High power light emitting diode e.g. for replacing incandescent lamp - has active diode moulded into transparent body together with connections to outer contact points - Google Patents
High power light emitting diode e.g. for replacing incandescent lamp - has active diode moulded into transparent body together with connections to outer contact pointsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtdiode, insbesondere Hochleistungsleuchtdiode, mit einer hermetisch dichten Umhüllung aus transparentem oder durchscheinendem Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 11.The present invention relates to a Light-emitting diode, in particular high-performance light-emitting diode, with a hermetically sealed cover made of transparent or translucent material according to the preamble of claim 1 or claim 11.
Zur Montage von handelsüblichen Leuchtdioden in einer Gehäusewand oder auf einer Schaltungsplatine sind spezielle Befestigungssets, z. B. Steck- und Schraubfassungen, im Handel erhältlich.For mounting commercially available LEDs in one Housing wall or on a circuit board special mounting kits, e.g. B. plug and Screw sockets, commercially available.
Es ist auch bereits bekannt, im Lichtaustrittsbereich der Leuchtdiode einen Ringflansch vorzusehen, an den ein bis oder bis nahe zur Stirnseite mit den Anschlüssen reichendes Außengewinde in Form einer aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Gewindehülse anschließt. Diese Leuchtdiode kann daher nur von außen her in eine Wand etc. eingesetzt werden.It is also already known in the light exit area to provide the light-emitting diode with an annular flange to which one to or close to the front with the External thread in the form of a sufficient an aluminum alloy existing threaded sleeve connects. This LED can only be used from the outside be used in a wall etc.
In allen bekannten Fällen liegen die Anschlüsse in Form der an der einen Stirnseite herausragenden langen Anschlußfahnen vor.In all known cases, the connections are in shape the long protruding on one end Connection flags in front.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Leuchtdiode derart auszubilden, daß sie in einfacher Weise montiert und kontaktiert werden kann.The object of the present invention is to be achieved be to form a light emitting diode so that it in can be easily assembled and contacted.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 11 angegebenen Merkmale. Hierdurch kann die Leuchtdiode ähnlich einer bekannten Glühlampe in eine passende Fassung eingesetzt und kontaktiert werden. Bei Anordnung der Anschlüsse z. B. gemäß herrschender Normen, beispielsweise mit Edison-Schraubgewinde oder mit Bajonettanschluß, kann eine Glühlampe durch eine Leuchtdiode ersetzt werden. Zur Spannungsanpassung kann hierzu ein Vorwiderstand in der Leuchtdiode integriert sein. Dies gilt insbesondere für Hochleistungsleuchtdioden, deren Helligkeit diejenige von Glühlampen zum Teil bereits übertrifft. Für ein Gerät oder eine Anlage mit gegen eine Leuchtdiode getauschten Glühlampen bedeutet dies die Vermeidung der bei Glühlampen auftretenden hohen Einschaltströme und außerdem eine erhebliche Leistungsreduzierung.This problem is solved by the in claim 1 or Claim 11 specified features. This allows the Light-emitting diode similar to a known light bulb in a suitable socket can be used and contacted. At Arrangement of connections z. B. according to prevailing Standards, for example with Edison screw threads or with bayonet connection, a light bulb can be replaced by a LED to be replaced. For voltage adjustment can a series resistor is integrated in the LED be. This applies in particular to High power LEDs, the brightness of which of incandescent lamps already partially exceeded. For a Device or system with a light emitting diode exchanged light bulbs this means avoiding the incandescent high inrush currents and also a significant reduction in performance.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigenFurther advantageous details of the invention are in specified in the subclaims and subsequently based on that illustrated in the drawing Described embodiments. Show it
Fig. 1 eine Leuchtdiode mit einem Schraubgewinde in einer Seitenansicht, Fig. 1 is a light emitting diode with a screw thread in a side view;
Fig. 2 eine Leuchtdiode mit Bajonettanschlußstegen an einer Metallhülse von der Seite im Schnitt, Fig. 2 is a light emitting diode with bayonet connection bridges to a metal sleeve from the side in section;
Fig. 3 eine Leuchtdiode mit Bajonettanschlußstegen ohne Metallhülse von der Seite im Schnitt, Fig. 3 is a light emitting diode with bayonet connection webs without a metal sleeve from the side in section;
Fig. 4 eine mögliche Ausführung der Leuchtdiode mit einer Umhüllung aus anorganischem Material von der Seite im Schnitt, Fig. 4 shows a possible embodiment of the light-emitting diode with a coating of inorganic material from the side in section;
Fig. 5 eine Leuchtdiode mit zwei aktiven Elementen von der Seite im Schnitt, Fig. 5 is a light emitting diode having two active elements from the side in section;
Fig. 6 mögliche Ausführungen von seitlichen Stegen in bis 9 einer Aufsicht auf die Stirnseite mit dem bzw. den Anschlüssen, Fig. 6 possible embodiments of side bars to 9 in a view of the front side with the terminals and,
Fig. 10 bis 14 Ausführungsarten mit zwei aktiven Elementen, Fig. 10 to 14 embodiments having two active elements,
Fig. 15 eine Ausführung einer Leuchtdiode mit zwei unabhängig voneinander anwendbaren Befestigungsanordnungen und die Fig. 15 shows an embodiment of a light-emitting diode with two independently applicable fastening arrangements and the
Fig. 16 und 17 eine alternative Ausführungsform von Leuchtdioden. FIGS. 16 and 17, an alternate embodiment of light emitting diodes.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Leuchtdiode bezeichnet, deren aktives Element 2 mit einer Umhüllung 3 aus transparentem oder durchscheinendem organischen oder anorganischem Material umgeben ist. Der an die Leuchtaustrittsfläche 4 anschließende zylindrische Abschnitt 5 ist mit einer Gewindehülse 6 aus Metall, z. B. Messing mit einer äußeren Antikorrosionsschicht aus Zinn oder Silber oder dgl., umgeben. Diese ist über einen Anschluß 11 mit der einen Elektrode des aktiven Elements 2 elektrisch leitend verbunden.In Fig. 1, 1 denotes a light-emitting diode, the active element 2 of which is surrounded by a covering 3 made of transparent or translucent organic or inorganic material. The cylindrical section 5 adjoining the light exit surface 4 is provided with a threaded sleeve 6 made of metal, e.g. B. brass surrounded with an outer anti-corrosion layer of tin or silver or the like. This is electrically connected to the one electrode of the active element 2 via a connection 11 .
Die andere Elektrode des aktiven Elements 2 ist mit einem Anschluß 7 verbunden, der an der der Lichtaustrittsfläche 4 gegenüberliegenden freien Stirnfläche 8 als Punkt- oder Flächenkontakt 9 herausgeführt ist. Die Kontaktanordnung aus Gewindehülse 6 und Flächenkontakt 9 kann entsprechend einer Norm, z. B. als Edison-Schraubgewinde . . . etc., ausgeführt sein. Die Leuchtdiode 1 kann daher anstelle entsprechend genormter Glühlampen angewendet werden. Bei unterschiedlicher Betriebsspannung, die in der Regel höher ist als die Betriebsspannung einer Leuchtdiode, ist ein geeigneter Vorwiderstand vorzusehen, der in die Leuchtdiode integriert sein kann.The other electrode of the active element 2 is connected to a connection 7 , which is led out as a point or surface contact 9 on the free end surface 8 opposite the light exit surface 4 . The contact arrangement of the threaded sleeve 6 and surface contact 9 can according to a standard, for. B. as Edison screw thread. . . etc., be carried out. The light-emitting diode 1 can therefore be used instead of correspondingly standardized light bulbs. If the operating voltage differs, which is generally higher than the operating voltage of a light-emitting diode, a suitable series resistor must be provided, which can be integrated in the light-emitting diode.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist anstelle einer Gewindehülse 6 eine glatte zylindrische Hülse 10 aus Metall im Bereich des Abschnitts 5 vorgesehen. Diese ist über einen Anschluß 11 mit der einen Elektrode des aktiven Elements 2 verbunden. Außerdem besitzt sie auf einander gegenüberliegenden Seiten je einen am Umfang 12 vorgesehenen radial abstehenden Anschluß 13 und 14 in Form eines Befestigungs- und/oder Kontaktsteges. Letztere dienen z. B. zur bajonettartigen Befestigung und zugleich zur Kontaktierung der Leuchtdiode 1. Der Punkt oder Flächenkontakt 9 ist wie beim Beispiel gemäß Fig. 1 zentral an der Stirnfläche 8 vorgesehen. Eine derartige Leuchtdiode kann z. B. eine genormte Bajonettfassung besitzen, so daß sie gegen gleichartig ausgeführte Glühlampen austauschbar sind.In the embodiment according to FIG. 2, a smooth cylindrical sleeve 10 is made of metal in the area of the portion 5 in place of a threaded sleeve 6. This is connected via a connection 11 to one electrode of the active element 2 . In addition, it has on opposite sides each a radially projecting connection 13 and 14 provided on the circumference 12 in the form of a fastening and / or contact web. The latter serve e.g. B. for bayonet-like attachment and at the same time for contacting the light emitting diode 1 . As in the example according to FIG. 1, the point or surface contact 9 is provided centrally on the end face 8 . Such a light emitting diode can, for. B. have a standard bayonet socket, so that they are interchangeable with bulbs of the same design.
Wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und mit 4′ bezeichnet, kann die Umhüllung 3 als Leuchtstab, z. B. nach Art einer Anzeigelampe, ausgeführt sein. As shown in dashed lines in Fig. 2 and denoted by 4 ', the envelope 3 as a light stick, z. B. be carried out in the manner of an indicator lamp.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode 1 besitzt im Abschnitt 5 keine metallische Hülse. Der Anschluß am Umfang 12 der Umhüllung 3 in Form des Befestigungs- und Kontaktsteges 13 ist unmittelbar durch die Umhüllung 3 nach außen geführt. Zur besseren Lagefixierung der Leuchtdiode 1 in einer Fassung kann ein Steg 15 aus dem Material der Umhüllung 3 angeformt sein, wie gestrichelt eingezeichnet. Anschluß 13 und Steg 15 können in ihren Abmessungen und/oder Anordnung bezüglich dem Umfang oder der axialen Lage zur Zentralachse Z derart gestaltet bzw. vorgesehen sein, daß die Leuchtdiode 1 nur in einer einzigen Lage in eine zugehörige Fassung einsetzbar ist.The exemplary embodiment of an LED 1 according to the invention shown in FIG. 3 has no metallic sleeve in section 5 . The connection on the circumference 12 of the casing 3 in the form of the fastening and contact web 13 is led directly through the casing 3 to the outside. To better fix the position of the light-emitting diode 1 in a socket, a web 15 can be formed from the material of the envelope 3 , as shown in dashed lines. The dimensions and / or arrangement of the connection 13 and the web 15 can be designed or provided with respect to the circumference or the axial position relative to the central axis Z in such a way that the light-emitting diode 1 can only be used in a corresponding position in a single position.
Die Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführung unter Verwendung eines anorganischen Materials für die Umhüllung 3. Als Träger für das aktive Element 2 dient hier eine Keramikscheibe 3.1 und die Linse 3.2 besteht z. B. aus transparentem oder opakem Glas geeigneter Farbe oder aus farblosem Glas. FIG. 4 shows a possible embodiment using an inorganic material for the casing 3 . A ceramic disk 3.1 serves as the carrier for the active element 2 , and the lens 3.2 is made, for. B. from transparent or opaque glass of suitable color or from colorless glass.
In Fig. 5 ist eine Leuchtdiode 1 dargestellt, die zwei aktive Elemente 2.1 enthält. Zur gemeinsamen Ansteuerung sind diese z. B. mit dem Punktkontakt 9 und zur separaten Ansteuerung ist deren zweite Elektrode jeweils mit einem am Umfang 12 radial abstehenden Anschluß 13.1 und 13.2 verbunden. Diese können ebenfalls zugleich als Befestigungsstege, z. B. nach Art eines Bajonettverschlusses, ausgebildet sein. Um die Leuchtdiode 1 in unverwechselbarer Weise einsetzen zu können, sind die Anschlüsse 13.1 und 13.2 bezüglich der Zentralachse Z axial zueinander versetzt angeordnet. In FIG. 5, a light emitting diode 1 is shown, the two active elements contains 2.1. For common control, these are e.g. B. with the point contact 9 and for separate control, the second electrode is each connected to a radially projecting on the circumference 12 terminals 13.1 and 13.2 . These can also be used as fastening webs, e.g. B. in the manner of a bayonet lock. In order to be able to use the light-emitting diode 1 in an unmistakable manner, the connections 13.1 and 13.2 are arranged axially offset with respect to the central axis Z.
Die Fig. 6 bis 9 zeigen je eine Ansicht auf die Stirnseite 8 einer Leuchtdiode 1 mit jeweils einem zentralen Punkt- oder Flächenkontakt 9 und unterschiedlichen Befestigungs- und/oder Kontaktstegen 13 und 14. Letztere sind in Fig. 6 gleichartig ausgebildet, jedoch wie in Fig. 5 gezeigt, axial versetzt angeordnet. In Fig. 7 sind die Stege 13, 14 in radialer Richtung unterschiedlich lang, in Fig. 8 sind sie unsymmetrisch am Umfang 12 verteilt angeordnet und in Fig. 9 ist der eine Steg 13 breiter als der andere Steg 14. Es können auch Kombinationen der gezeigten Ausführungen angewendet werden. Sie eignen sich auch für Leuchtdioden mit mehr als zwei Anschlüssen und unverwechselbarer Einsetzmöglichkeit. FIGS. 6 to 9 each show a view of the front end 8 a light emitting diode 1, each with a central point or surface contact 9 and various mounting and / or contact webs 13 and 14. The latter are of the same design in FIG. 6, but are arranged axially offset, as shown in FIG. 5. In FIG. 7, the webs 13 , 14 have different lengths in the radial direction, in FIG. 8 they are arranged asymmetrically around the circumference 12 , and in FIG. 9 one web 13 is wider than the other web 14 . Combinations of the versions shown can also be used. They are also suitable for light-emitting diodes with more than two connections and unmistakable use.
Bei mehr als zwei Anschlüssen an der Leuchtdiode 1, also mehreren aktiven Elementen, z. B. einem rot und einem grün leuchtenden, können auch an der Stirnseite 8 mehrere Punkt- oder Flächenkontakte vorgesehen sein. Derartige Ausführungsbeispiele zeigen die Fig. 10 bis 14.With more than two connections to the light-emitting diode 1 , that is to say several active elements, for. B. a red and a green glowing, several point or surface contacts can also be provided on the end face 8 . Such exemplary embodiments are shown in FIGS. 10 to 14.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 sind an der Stirnseite 8 zwei Punktkontakte 9.1 und 9.2 vorgesehen. Anstelle der Punktkontakte 9.1, 9.2 können diese auch gemäß Fig. 11, die eine Ansicht der Stirnseite 8 zeigt, stabförmig und parallel zueinander oder gemäß Fig. 12 senkrecht zueinander angeordnet sein. Der Kontaktsteg 13 kann auch hier zugleich zur Befestigung der Leuchtdiode in einer Fassung dienen.In the embodiment according to FIG. 10 8 two point contacts are 9.1 and 9.2 provided on the front side. Instead of the point contacts 9.1 , 9.2 , these can also be arranged in the form of a rod and parallel to one another according to FIG. 11, which shows a view of the end face 8 , or perpendicular to one another according to FIG. 12. The contact web 13 can also serve here for fastening the light-emitting diode in a socket.
Das in den Fig. 13 und 14 gezeigte Beispiel zeigt Flächenkontakte 9 und 9.3, die konzentrisch zueinander und zentrisch zur Zentralachse Z angeordnet sind. The example shown in FIGS. 13 and 14 shows surface contacts 9 and 9.3 , which are arranged concentrically to one another and centrally to the central axis Z.
Zusätzlich zu den beschriebenen radial abstehenden Stegen 13, 14 am Umfang 12 kann axial zu diesen versetzt und weiter von der Stirnfläche 8 entfernt ein weiteres Befestigungssystem mit Stegen 16 und 17 aus dem Material der Umhüllung 3 angeformt oder separat aus einem anderen Material eingeformt sein. Dieses kann z. B. dazu dienen, auf der Leuchtdiode 1 einen Lichtleitblock 18 zu befestigen. Dieser kann z. B. eine kegelförmige zentrale Aussparung 19 aufweisen, durch die die von der Leuchtdiode auftreffende Strahlung stark seitlich abgelenkt werden kann.In addition to the radially projecting webs 13 , 14 described on the circumference 12 , a further fastening system with webs 16 and 17 made of the material of the casing 3 or molded separately from another material can be formed axially to this and further away from the end face 8 . This can e.g. B. serve to attach a light guide block 18 on the light emitting diode 1 . This can e.g. B. have a conical central recess 19 through which the radiation incident by the light emitting diode can be strongly deflected laterally.
Die Leuchtdiode 1 kann einen integrierten Vorwiderstand oder einen temperatur- oder spannungsabhängigen Widerstand aufweisen. Auch kann, ggf. zusätzlich, eine Blinkschaltung integriert sein, mit der ein aktives Element 2 abwechselnd oder zwei aktive Elemente wechselweise oder gleichzeitig an Spannung gelegt werden kann bzw. können.The light-emitting diode 1 can have an integrated series resistor or a temperature- or voltage-dependent resistor. Also, if necessary additionally, a flashing circuit can be integrated, with which an active element 2 can be alternately or two active elements can be alternately or simultaneously energized.
Gemäß einer alternativen Lösung der Erfindung ist gemäß den Fig. 16 und 17 die Umhüllung 3 in Stabform hergestellt und an jedem Stabende 20, 21 oder in deren Bereich ist ein Anschluß 13.1 bzw. 14.1 vorgesehen. Diese können kappenförmig gestaltet sein, so daß die Art von Soffitenlampen entsteht, gegen die sie evtl. austauschbar sind.According to an alternative solution of the invention, according to FIGS. 16 and 17, the casing 3 is produced in the form of a rod and a connection 13.1 or 14.1 is provided at each rod end 20 , 21 or in the region thereof . These can be designed in a cap shape, so that the type of soffit lamps arises against which they may be interchangeable.
In der Umhüllung 3 können auch mehrere aktive Elemente 2, ggf. mit einer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge, z. B. rot, grün oder blau, vorgesehen sein. Diese können sich gemäß Fig. 16 im Bereich eines oder beider Stabenden 20, 21 oder im mittleren Bereich befinden. Die Ebene 22 des bzw. der aktiven Elemente 2 verläuft hier senkrecht zur Längsachse L. Die aktiven Elemente 2 können aber auch z. B. für besondere Beleuchtungsmaßnahmen gemäß Fig. 17 so angeordnet sein, daß ihre Ebene 23 in Richtung der Längsachse L verläuft. Auch können von mehreren aktiven Elementen 2 einige in der einen und andere in der anderen Richtung angeordnet sein. Die spezielle Ausrichtung erfolgt entsprechend dem beabsichtigten Verwendungszweck.In the casing 3 and a plurality of active elements 2 may, if necessary, with a radiation of different wavelengths, z. B. red, green or blue. These may be as shown in FIG. 16 in the region of one or both bar ends 20, 21 or are located in the central region. The plane 22 of the active element (s ) 2 runs perpendicular to the longitudinal axis L. Here, the active elements 2 can also, for. 17 for special lighting measures as shown in FIG. 17 so that their plane 23 extends in the direction of the longitudinal axis L. Several of the active elements 2 can also be arranged in one direction and others in the other. The special alignment takes place according to the intended use.
Bei mehreren aktiven Elementen 2 können diese oder einige auf einem Umfang eines innerhalb der Umhüllung verlaufenden virtuellen Kreises etc. angeordnet sein, insbesondere wenn deren Ebenen 23 in Richtung der Längsachse L verlaufen.In the case of a plurality of active elements 2 , these or some may be arranged on a circumference of a virtual circle etc. running within the envelope, in particular if their planes 23 run in the direction of the longitudinal axis L.
Auch derartige soffitenähnliche Leuchtdioden 1 können einen integrierten Vorwiderstand, einen temperatur- oder spannungsabhängigen Widerstand und/oder eine Blinkschaltung oder Mischlichtschaltung aufweisen.Such like-like light-emitting diodes 1 can also have an integrated series resistor, a temperature- or voltage-dependent resistor and / or a flashing circuit or mixed light circuit.
Bei Verwendung von z. B. Anschlüssen 13.1, 14.1 mit unterschiedlichen Durchmessern oder durch sonstige Formgebungen derselben oder der Umhüllung 3 kann auch bei dieser Art ein unverwechselbares Einsetzen gewährleistet sein.When using z. B. Connections 13.1 , 14.1 with different diameters or other shapes of the same or the sheath 3 , a distinctive insertion can be guaranteed even with this type.
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