WO2011012498A1 - Lampe - Google Patents

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WO2011012498A1
WO2011012498A1 PCT/EP2010/060475 EP2010060475W WO2011012498A1 WO 2011012498 A1 WO2011012498 A1 WO 2011012498A1 EP 2010060475 W EP2010060475 W EP 2010060475W WO 2011012498 A1 WO2011012498 A1 WO 2011012498A1
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cover
heat sink
lamp
wall thickness
contact surface
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PCT/EP2010/060475
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Ralph Bertram
Nicole Breidenassel
Guenter Hoetzl
Robert Kraus
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lamp which has a heat sink which carries at least one light source, in particular at least one semiconductor light element, as well as a cover attached to the heat sink.
  • LEDs light-emitting diodes
  • a heat sink is used to dissipate heat or cool the LED (s).
  • the available space for the heat sink is limited by a mostly standardized outer contour of the lamp to be replaced and a space required for a piston and a driver electronics. Due to the spatial limitation, the size of the effectively usable for cooling volume of the heat sink is limited and thus the cooling capacity. With the LED lamps with standard-limited size, the power of the light source and thus the brightness are limited according to the limited cooling capacity.
  • US 2007/0080362 A1 discloses an LED assembly with a high power LED chip having a first surface and a second surface, the second surface being mounted on a substrate.
  • the second surface is in intimate thermal contact with a translucent heat sink having a thermal conductivity greater than 30 W / (m-K).
  • Providing the light-transmissive heat sink can double the heat conduction of the LED dies, which extends the life, efficiency or
  • Luminosity or a balance of these three increases.
  • a lamp which has at least: a heat sink, which carries at least one light source, and a cover or cover element fixed to the heat sink, at least partially translucent (transparent or translucent or opaque) for the at least a light source, in particular a semiconductor light-emitting element, wherein the cover has a wall thickness which tapers at least in sections as the distance from the heat sink increases. In other words, the cover has a wall thickness which increases at least in sections as the proximity to (closer spacing) to the heat sink increases.
  • a thick wall thickness at a greater distance from the heat sink or the contact surface does not result in a significantly increased cooling effect due to the laterally distributing (laterally directed) heat flow in the cover, because by the heat dissipation to the environment (heat dissipation) at a greater distance From the contact surface less and less heat arrives through the direct lateral heat conduction. Due to the heat dissipation through the cover or its surface better cooling of the light sources can be achieved without changing the size of the lamp. Herewith can be dissipated without a significant increase in the dimensions of the lamp larger loss lines.
  • the type of light source is not limited. However, it is preferred if the at least one light source comprises at least one semiconductor light source, e.g. a light emitting diode or a diode laser. Particularly preferred is the use of at least one light emitting diode as the at least one light source.
  • the type of at least one light-emitting diode is not limited, but may be e.g. comprise a plurality of single LEDs or one or more LED clusters of LED chips mounted on a common substrate.
  • the color (s) of the at least one light emitting diode is also not limited and may include, for example, 'white'.
  • the at least one light-emitting diode may be an inorganic or an organic light-emitting diode.
  • the light sources can generally be equipped with downstream optics.
  • the cover has a greatest wall thickness at a contact surface to the heat sink. This allows a particularly high heat dissipation from the heat sink into the cover.
  • the wall thickness of the cover continuously tapers with increasing distance from the heat sink.
  • a continuous reduction of the wall thickness of the cover with increasing distance from the heat sink or the contact surface to the heat sink causes a good compromise between lateral and transversal heat conduction into or through the cover in the different regions of the cover can be realized.
  • the wall thickness of the cover tapers in sections with increasing distance from the contact surface to the heat sink and then the wall thickness of the cover remains substantially constant thereafter.
  • a small wall thickness of the cover in a region remote from the heat sink, in particular in the greatest distance from the heat sink, is advantageous because there is a decompression to the ambient air largely generated by a transverse heat flow from a heated interior or receiving space and not through the lateral heat flow from the heat sink. The lower the wall thickness of the cover, the more effective the transverse heat flow.
  • a small wall thickness of the cover is also advantageous from an optical point of view, since a transmission increases with decreasing wall thickness of the cover and thus at least the radiated brightness is attenuated to a lesser extent. It is still an embodiment that the cover on the
  • Heatsink is attached by means of at least one good heat conducting adhesive.
  • the use of the adhesive has the advantage that the connection or the contact surfaces between the heat sink and the cover is geometrically simple ausgestaltbar, in particular, the connection to planar contact surfaces is possible.
  • the adhesive may be a thermally highly conductive adhesive, e.g. a thermal grease, a thermal adhesive or at least one thermal pad. Generally, the effect of the
  • Adhesive be minimized to a heat transfer.
  • the invention is not limited to the selection of a thermally well conductive adhesive.
  • a small thickness of the adhesive e.g. a thin adhesive layer, an influence of the thermal conductivity coefficient of the adhesive on a heat flow through the adhesive with a sufficiently large contact area for most adhesives low.
  • the cover can also be attached to the heat sink by means of mechanical connection means, for example by means of a plug connection or a clamp or clamp connection, etc.
  • mechanical connection means for example by means of a plug connection or a clamp or clamp connection, etc.
  • a small air gap between be present to the heat sink and the cover If this air gap is narrow enough, with a sufficiently large contact surface, a significant heat transfer through the air gap can also take place.
  • the contact surface of the cover is then a purely thermal contact surface or heat transfer surface.
  • the cover may also be screwed into the heat sink, the cover being e.g. On its contact surface with the heat sink, a helical shape and the heat sink may have a matching thread shape. This further increases the contact area between the cover and the heat sink.
  • the material of the cover basically does not need to be selected according to its thermal conductivity.
  • a standard plastic or glass may be used for the cover, e.g. a conventional lamp envelope material.
  • a good heat conductive material is preferred. Good heat conduction enhances lateral heat distribution in the cover, increasing the effective cooling area within the cover and allowing more heat to be dissipated to the environment. At the same time, the good heat conduction enhances transverse heat conduction from an inner space surrounded by the cover through the cover.
  • the cover is made of glass.
  • the use of glass has the advantage that glass is relatively inexpensive, colorable, easy to shape and resistant to aging. Furthermore, glass can simply be roughened or otherwise diffusely scattered in order not to make the light source directly visible from the outside.
  • the cover for example, has a thermal conductivity between 1 W / (mK) and 2 W / (mK).
  • a thermally conductive Glass with a thermal conductivity coefficient ⁇ of about 1.2 W / (m K) or more preferred.
  • a translucent plastic e.g., polycarbonate
  • a translucent ceramic e.g., an alumina ceramic
  • a translucent ceramic can achieve a thermal conductivity coefficient ⁇ of 30 W / (m K) or more.
  • Translucent ceramics can be used in all modifications, for example monocrystalline (that is to say as sapphire in the case of aluminum oxide), quasi-monocrystalline or polycrystalline.
  • alumina and here especially sapphire are characterized by a high thermal conductivity, resistance to environmental influences and good availability.
  • a plastic for example, a filled with a highly thermally conductive material plastic can be used.
  • the cover has a dome-like shape.
  • a cover is particularly suitable, for example, for a retrofit incandescent lamp.
  • the cover may alternatively have an open or a closed tubular shape.
  • a cover is suitable, for example, for a retrofit fluorescent tube or a retrofit line lamp (eg of the Linestra type from Osram).
  • a (in particular thermal) contact surface of the cover to the heat sink at least partially corresponds to a (lower) bearing surface of the cover.
  • the contact surface of the cover simultaneously represents the bearing surface of the cover on the heat sink and thus usually its lowest point.
  • the wall thickness can decrease with increasing distance from the contact surface or with increasing height, in particular reduce it continuously. The highest point, the apse, thus has the lowest wall thickness.
  • the cover has a disk-like shape.
  • the cover is in particular for a PAR (Parabolic Aluminized Reflector) - headlight retrofit lamp or lamp or for its
  • the cover is also particularly suitable for lamps or retrofit lamps of the type MR16, alternatively also for other MR lamp shapes, e.g. MRIl or MR8.
  • a contact surface of the cover is arranged laterally to the heat sink.
  • the contact surface of the cover at the same time represents the lateral contact surface of the cover (which usually corresponds to the side edge of the cover) on the heat sink and thus usually the outermost point.
  • the wall thickness may decrease with increasing distance from the contact surface. The innermost point of the cover, in particular its center, thus has the lowest wall thickness.
  • the cover has an optical function. This has the advantage that at the same time a beam guidance or beam correction is made possible. It is an alternative embodiment that the cover is a substantially optically inactive cover, so essentially serves to protect the lamp. It is a further embodiment that the at least one light source, in particular semiconductor light-emitting element, is fastened on the heat sink via at least one substrate.
  • the substrate may, for example, be a substrate of an LED cluster, ie a common substrate for a plurality of LED chips.
  • the substrate may additionally or alternatively comprise at least one printed circuit board, for example for contacting the LED cluster or at least one single LED (LED module) and possibly for equipping with electronic components.
  • the cover has a tubular shape closed at least on the shell side and the cooling body is at least partially received by the cover and at least partially fixed to a lower region of the cover, the lower region of the cover and an upper region the cover has a comparatively smaller wall thickness than the two lateral areas of the cover.
  • the cover on its inner side is substantially free of undercuts, that is, has substantially no undercut. This gives the possibility of production by injection molding (plastic) or pressing (glass or ceramic). The inside of the cover limits the interior of the lamp.
  • the cover has on its inside at least laterally substantially straight contours. This simplifies manufacturing by injection molding or pressing particularly. It is still an embodiment that the lamp is a retrofit lamp whose outer contour does not or not substantially beyond an outer contour of a lamp to be replaced. In particular for use with a light bulb
  • Retrofitlampe it is advantageous that the cover follows in its outer dimensions of the contour, in particular rounding, the bulb to be replaced.
  • This is preferably analogous to retrofit lamps for replacing a lamp of conventional type, e.g. a line lamp, reflector lamp, etc.
  • a lamp in particular an LED lamp, comprises a socket, a heat sink, an LED module and a semitransparent or transparent cover, e.g. a lamp bulb or a semi-transparent or transparent optics or cover.
  • the cover (e.g., the piston / optic / cover plate) is preferably made thicker toward the heat sink and has a wide area or contact surface for thermal connection to the heat sink.
  • the cover is preferably over the contact surface by means of a good heat conductive adhesive, e.g. a paste, an adhesive and / or a pad, etc. connected to the heat sink.
  • a good heat conductive adhesive e.g. a paste, an adhesive and / or a pad, etc. connected to the heat sink.
  • the adhesive may in particular be a TIM (Thermal Interface Material).
  • the cover preferably becomes thinner as the distance from the heat sink contact surface increases.
  • FIG. 1 shows, in a side view, partly in cross section, a piston retrofit lamp
  • Retrofit lamp from Fig.l in the region of a cover 3 shows a side view partially in cross section of a reflector retrofit lamp
  • FIG. 4 shows an oblique view of a cross-sectional view of a fluorescent tube or line lamp retrofit lamp
  • FIG. 5 shows a front view of a cross-sectional view of the retrofit lamp of Figure 4; and Fig. 6 is a front elevation cross-sectional view of another fluorescent tube or line lamp retrofit lamp;
  • FIG. 7 shows a front view of a cross-sectional view of a fluorescent tube or line lamp
  • Retrofit lamp according to another embodiment
  • FIG. 8 shows a side view partly in cross section of a piston retrofit lamp according to a further embodiment
  • FIG. 9 shows a side view partially in cross section of a piston retrofit lamp according to yet another embodiment.
  • FIG. 1 shows a partial side view of a light-bulb retrofit lamp 1.
  • the incandescent-type retrofit lamp 1 has a heat sink 2 shown in side view, which has an angle-symmetrical shape substantially around a longitudinal axis L of the incandescent light retrofit lamp 1.
  • 3 radially outwardly directed cooling fins 4 are provided on the outside of the lateral surface.
  • a base 6 for a light bulb socket shown in side view is present, for example, an Edison socket.
  • an LED module 8 is fixed, which is powered by the base 6 with power.
  • the LED module 8 has at least one substrate in the form of a printed circuit board 9.
  • the circuit board 9 may also be additionally populated with other electronic components, e.g. a driver block.
  • a dome-shaped cover 11 shown in cross-section is further glued.
  • the cover 11 is rotationally symmetrical about the longitudinal axis L and the LED module 8 vaulted over completely.
  • the cover 11 and the heat sink 2 a receiving space for the LED module 8 and an interior 12 of the light bulb retrofit lamp 1 is thus created.
  • the cover 11 is flat with a lower contact surface 13 by means of an adhesive 14 and flat on the heat sink 2.
  • the adhesive 14, by means of which the cover 11 adheres to the heat sink 2, can be realized, for example, as a thin adhesive layer of silver conductive adhesive or an adhesive filled with a conductive ceramic.
  • the cover 11 is opaque to support a substantially homogeneous radiation characteristic, which is at least approximate to that of a conventional light bulb.
  • the cover 11 has a wall thickness d, which tapers continuously with increasing distance (increasing height) from the heat sink 2. Consequently, the contact surface 13, which simultaneously represents the lower attachment surface of the cover 11, forms the region of the cover 11 with the highest wall thickness d.
  • the cover 11 consists of a glass with a thermal conductivity ⁇ in a range between 1 W / (m-K) and 2
  • W / (m-K) e.g. a borofloat glass.
  • the cover 11 is substantially optically inactive, thus has no function of a lens o.a. on.
  • the incandescent retrofit lamp 1 shows a section of the incandescent retrofit lamp 1 in the region of the cover 11. During operation of the LED module 8, this is heated due to heat loss of the LEDs 10 and possibly other electronic components. The heat loss W is partially transmitted to the heat sink 2 and partially discharged into the receiving space 12. The heat sink 2, in turn, transmits the heat W to the environment essentially by heat convection or radiant heat, in particular via the cooling fins 4.
  • part of the heat W of the heat sink 2 is transmitted to the cover 11 through the adhesive layer 14 and further through the contact surface 13.
  • the heat W spreads by means of a lateral heat conduction (a laterally directed heat flow WL) within the cover 11.
  • a laterally directed heat flow WL This emanating from the contact surface 13 warming the cover 11th causes the heat of the laterally directed heat flow WL is discharged via an outer side 15 of the cover 11 by heat convection or radiant heat to the environment, as indicated by the outgoing from the cover 11 outward arrows WL.
  • Due to the heated receiving space 12 also a transversely directed heat flow WT from the receiving space 12 occurs substantially vertically through the cover 11 to the outside.
  • the two heat flows or heat distributions WL and WT overlap in the cover 11.
  • the laterally directed heat flow WL will predominate, and away from the contact surface 13, the transversely directed heat flow WT. Especially at the highest point of the cover 11, the apse A, the influence of the laterally directed heat flow WL is lowest.
  • the wall thickness d at each point of the cover can thus be optimized for maximum heat emission to the outside. be miert. Due to the heat fluctuations WT and WL, which typically do not change locally, in most cases a continuous change in the wall thickness d will allow particularly effective heat removal.
  • a change in the wall thickness d from the contact surface 13 to the apse A may advantageously be in a range between one-half and one-fifth.
  • the wall thickness d at the contact surface may preferably be a factor of two to five times wider than at the apse A, in particular approximately four times.
  • Fig. 3 shows in side elevation partly in cross-section another retrofit lamp 16, e.g. for use in an MR16 type lamp or as a PAR illuminant, e.g. PAR 30.
  • the heat sink 17 is now cup-shaped with an upper opening 18 is formed.
  • the opening 18 is covered by a cover 19 with a disc-like basic shape.
  • the cover 19 and the heat sink 17 again form a receiving space 12 for the LED module. 8
  • the contact surface 13 does not correspond to a lower support surface but to a lateral edge surface of the cover 19 which is slightly beveled for a secure fit on the heat sink 17.
  • a laterally directed heat flow WL is also generated by the heat sink 17 through the contact surface 13 into the cover 19, which becomes weaker the farther it moves from the contact surface 13 is removed or the closer it comes to a center M of the cover 19.
  • the laterally directed heat flow WL is also superimposed by a transversely directed heat flow WT, which transports heat out of the receiving space 12 through the cover 19 to the outside.
  • the relative influence of the laterally directed heat flow WL is lowest, and consequently that of the transversely directed heat flow WT is greatest, so that for effective heat dissipation from the cover 19 to the environment there, a smaller wall thickness d is preferred than at the edge.
  • a greatest wall thickness d at the contact surface 13 or at the edge region of the cover 19 is preferred.
  • FIG. 4 shows an oblique view of a cross-sectional view of a fluorescent tube or line lamp retrofit lamp 20.
  • FIG. 5 shows the fluorescent tube or linear lamp retrofit lamp 20 in a sectional view in front view.
  • the retrofit lamp 20 has a substantially tubular basic shape and is used e.g. as a substitute for a conventional fluorescent tube or a line lamp.
  • a lower region of the retrofit lamp 20 has a heat sink 21 which is elongated along a longitudinal axis L of the retrofit lamp 20 and has a plate-shaped base 22.
  • a plurality of light-emitting diodes 10 are arranged equidistantly along the longitudinal direction L, e.g. on a flexible band-shaped carrier 9. This can be realized, for example, by an LED module 8 in the form of an LED strip of the type LinearLight Flex from Osram.
  • a plurality of cooling fins 4 are perpendicular downward.
  • a correspondingly fitting elongated cover 23 is attached, which forms the receiving space 12 for the LED module 8 with the heat sink 21.
  • the shape of the cover 23 of the shape of the cover 11 of Fig.l and Fig.2 substantially correspond, so that the operation of the cover 23 at this point does not need to be carried out further, but is referenced analogously to Fig.l and Fig.2.
  • FIG. 6 shows a front view of a cross-sectional view of another fluorescent tube or line lamp retrofit lamp 24.
  • the heat sink 25 with the LED module 8 is now completely off at least on the shell side surrounded by a tubular cover 26.
  • the heat sink 25 is formed of a solid material, so that it forms with the cover 26 a large-area contact surface 27, which occupies a large part of the lower half of the cover 26.
  • lateral vertices S have the greatest wall thickness d, while an upper vertex Al and a lower vertex A2 have the lowest wall thickness d. It is assumed that the LED module 8 radiates into an upper half-space and the heat sink 25 is placed on a lower portion of the cover 26.
  • the cover 26 has an at least shell-side closed tubular shape, and the heat sink 25 is at least partially received in the cover 26.
  • the heat sink 25 is mostly fixed to a lower portion I (lower quarter sector) of the cover 26, wherein the lower portion I and an upper portion II (upper quarter sector) of the cover 26 opposite thereto may have a comparatively smaller wall thickness d than the two lateral portions III (lateral quarter sectors) of the cover 26. Sectorisation is one of them
  • Cut line which corresponds to the longitudinal axis L at least substantially.
  • the wall thickness d of the cover 26 changes continuously and has the lowest wall thickness d in the upper region I at an upper vertex Al and in the lower region II at a lower vertex A2.
  • the two lateral vertices S which are located in the respective lateral region III, the locations of the largest wall thickness d.
  • Such a shape of the cover 26 may for example be produced so that a cross-sectional contour of an inner side 28 of the cover 26 is substantially circular, while a cross-sectional contour of an outer side 29 of the cover 26 has a substantially oval shape.
  • the cover 26 thus has a wall thickness d for its upper half or its upper portion above the lateral vertices S, which tapers with increasing distance from the heat sink 25 or its contact surface 27 with the heat sink 25.
  • FIG. 7 shows in front view a cross-sectional representation of a retrofit lamp 30 in the form of a fluorescent tube or line lamp retrofit lamp according to a further embodiment.
  • the inner side 32 (which, together with the base 22 of the heat sink 21, has the structure It is also free of undercuts.
  • the inner side 32 is designed in order to simplify a production by injection molding or pressing process such that a lateral surface 33 or side wall of the inner side 32 extends perpendicularly from the lower side of the cover 31.
  • a ceiling surface 34 which adjoins the lateral surface 33 upwards and which covers the receiving space 12 is curved again, in particular in the form of a cylindrical sector.
  • the wall thickness d is greatest at the contact surface 13 and decreases continuously in a section 35 or region which includes the lateral surface 33 as the distance from the contact surface 13 increases.
  • the adjoining section 36 or region which surrounds the ceiling surface 34 contains, however, has a constant wall thickness d. Consequently, the cover 31 continues to have, like the retrofit lamp 20, a greater wall thickness d at the contact surface 13 to the cooling body 21 than at the point furthest from the cooling body 21, namely the (linear) apse A. Specifically, the wall thickness d at the contact surface 13 largest.
  • the section 36 can also taper further from its approach on the section 35 to the apse A towards.
  • FIG. 8 shows a side view, partly in cross section, of a retrofit lamp 37 in the form of a piston retrofit lamp according to a further embodiment.
  • the cover 38 is only hemispherical in shape on its outer side 15, so that it can be released from a casting mold during its production.
  • the cover 38 On its inside 32
  • the inner side 32 is configured so as to simplify manufacture by injection molding or pressing in such a way that a lateral surface 33 or side wall of the inner side 32 runs perpendicularly from the underside of the cover 31, ie, for example, a cylindrical or cylindrical group of merging groups can have vertical surfaces.
  • a ceiling surface 34 which adjoins the lateral surface 33 and which overhangs the receiving space 12, is again arched upwards or domed, in particular spherical, in shape.
  • the wall thickness d is greatest at the contact surface 13 and decreases continuously in a section 35 or region with increasing distance from the contact surface 13, which includes the lateral surface 33.
  • the cover 38 consequently furthermore has, like the retrofit lamp 1, a greater wall thickness d at the contact surface 13 with respect to the heat sink 2 than at the point farthest from the heat sink 2, namely the (point-shaped) apse A.
  • the section 36 can also taper further from its attachment to the section 35 towards the apse A.
  • FIG. 9 shows a side view partly in cross section of a retrofit lamp 39 in the form of a piston retrofit lamp according to yet another embodiment.
  • the retro-fit lamp 37 it now has no cover 40 with a hemispherical outside, but a more than hemispherical outside 15 as the cover 11 of Fig.l and Fig.2.
  • the cover 40 has on its inner side 32 a vertical lateral surface 33.
  • the wall thickness d is no longer greatest at the contact surface 13, but at a greatest lateral extent the cover 40 at a small distance from the contact surface 13 and decreases from there continuously with increasing distance from the contact surface 13. But also this cover 40 has at the contact surface 13 to the heat sink 2 has a greater wall thickness d than that of the heat sink the furthest point, namely the (point) apse A.
  • This cover 40 has over a cover with a constant wall thickness, in particular a small wall thickness such as in the region of the apse A, the advantage of greater heat dissipation from the heat sink 2.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown.
  • the cover of the shell-side closed tubular cover need not be symmetrical with respect to a longitudinal axis.
  • the difference in wall thickness d between the thickest point of the cover and the thinnest part of the cover may generally preferably take a factor between two and five.

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Abstract

Lampe (1), mindestens aufweisend einen Kühlkörper (2), welcher mindestens eine Lichtquelle (10), insbesondere Halbleiterleuchtelement, speziell Leuchtdiode, trägt, und eine an dem Kühlkörper (2) befestigte, zumindest teilweise lichtdurchlässige Abdeckung (11) für die mindestens eine Lichtquelle (10), wobei die Abdeckung (11) eine Wandstärke (d) aufweist, welche sich zumindest abschnittsweise mit steigender Entfernung von dem Kühlkörper (2) verjüngt.

Description

Beschreibung
Lampe Die Erfindung betrifft eine Lampe, welche einen Kühlkörper aufweist, der mindestens eine Lichtquelle, insbesondere mindestens ein Halbleiterleuchtelement, trägt, als auch eine an dem Kühlkörper befestigte Abdeckung. Generell weisen Leuchtdioden (LEDs) bei höheren Temperaturen geringere Helligkeiten und geringere Lebensdauern auf. Bei LED-Retrofitlampen wird zur Wärmeabfuhr bzw. Kühlung der LED(s) ein Kühlkörper verwendet. Der für den Kühlkörper zur Verfügung stehende Raum ist jedoch begrenzt durch eine meist genormte Außenkontur der zu ersetzenden Lampe und einen Raumbedarf für einen Kolben und eine Treiberelektronik. Durch die räumliche Begrenzung ist die Größe des effektiv zur Kühlung nutzbaren Volumens des Kühlkörpers begrenzt und damit die Kühlleistung. Bei den LED-Lampen mit normbegrenzter Größe wird entsprechend der begrenzten Kühlleistung die Leistung der Lichtquelle und damit die Helligkeit begrenzt.
US 2007/0080362 Al offenbart eine LED-Anordnung mit einem Hochleistungs-LED-Chip, welcher eine erste Oberfläche und ei- ne zweite Oberfläche aufweist, wobei die zweite Oberfläche auf einem Substrat angebracht ist. Die zweite Oberfläche steht in engem thermischen Kontakt mit einer lichtdurchlässigen Wärmesenke, welche eine thermische Leitfähigkeit von mehr als 30 W /(m-K) aufweist. Ein Bereitstellen der lichtdurch- lässigen Wärmesenke kann die Wärmeleitung von den LED- Rohchips verdoppeln, was Lebensdauer, Wirkungsgrad oder
Leuchtstärke oder ein Gleichgewicht aus diesen dreien erhöht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen Mitteln eine Verbesserung einer Wärmeabfuhr einer Lampe insbesondere der eingangs genannten Art bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lampe, welche mindestens aufweist: einen Kühlkörper, welcher mindestens eine Lichtquelle trägt, und eine an dem Kühlkörper befestigte, zumindest teilweise lichtdurchlässige (transparente oder translu- zente bzw. opake) Abdeckung bzw. Abdeckelement für die min- destens eine Lichtquelle, insbesondere Halbleiterleuchtelement, wobei die Abdeckung eine Wandstärke aufweist, welche sich zumindest abschnittsweise mit steigender Entfernung von dem Kühlkörper verjüngt. In anderen Worten weist die Abdeckung eine Wandstärke auf, welche sich zumindest abschnitts- weise mit zunehmender Nähe (geringerem Abstand) zu dem Kühlkörper vergrößert.
Durch die vergleichsweise große Wandstärke im Bereich des Kühlkörpers wird eine entsprechend große Kontaktfläche zwi- sehen der Abdeckung und dem Kühlkörper erzeugt. Dadurch wird ein stärkerer Wärmeübergang vom Kühlkörper in das Abdeckelement hinein ermöglicht als es ohne die verbreiterte Wandstärke möglich ist. Folglich wird die Abdeckung stärker aufgeheizt und gibt mehr Wärme an die Umgebung ab. In anderen Wor- ten ermöglicht die verbreiterte (thermische) Kontaktfläche einen höheren Wärmeverlust über die Abdeckung. Eine dicke Wandstärke in einer größeren Entfernung von dem Kühlkörper bzw. der Kontaktfläche ergibt keinen signifikant gesteigerten Kühleffekt aufgrund des sich in der Abdeckung lateral bzw. flächig verteilenden (lateral gerichteten) Wärmeflusses mehr, da durch die Wärmeabgabe an die Umgebung (Entwärmung) mit größerer Entfernung von der Kontaktfläche immer weniger Wärme durch die direkte laterale Wärmeleitung ankommt. Aufgrund der Entwärmung über die Abdeckung bzw. deren Oberfläche kann eine bessere Kühlung der Lichtquellen erreicht werden, ohne dass sich die Größe der Lampe verändert. Hiermit können ohne eine wesentliche Vergrößerung der Abmessungen der Lampe größere Verlustleitungen abgeführt werden.
Allgemein ist die Art der Lichtquelle nicht beschränkt. Es wird jedoch bevorzugt, wenn die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle umfasst, z.B. eine Leuchtdiode oder einen Diodenlaser. Besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung mindestens einer Leuchtdiode als der mindestens einen Lichtquelle. Dabei ist die Art der mindes- tens einen Leuchtdiode nicht beschränkt, sondern kann z.B. mehrere Einzel-LEDs oder ein oder mehrere LED-Cluster aus auf einem gemeinsamen Substrat aufgebrachten LED-Chips umfassen. Die Farbe (n) der mindestens einen Leuchtdiode ist ebenfalls nicht beschränkt und kann beispielsweise 'weiß' beinhalten. Die mindestens eine Leuchtdiode kann eine anorganische oder eine organische Leuchtdiode sein. Die Lichtquellen können allgemein mit nachgeschalteten Optiken ausgerüstet sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Abdeckung eine größte Wandstärke an einer Kontaktfläche zu dem Kühlkörper aufweist. Dadurch wird eine besonders hohe Wärmeableitung von dem Kühlkörper in die Abdeckung ermöglicht.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass sich die Wandstärke der Abdeckung mit steigender Entfernung von dem Kühlkörper kontinuierlich verjüngt. Eine kontinuierliche Verringerung der Wandstärke der Abdeckung mit zunehmendem Abstand von dem Kühlkörper bzw. der Kontaktfläche zu dem Kühlkörper bewirkt, dass ein guter Kompromiss zwischen lateraler und transversa- ler Wärmeleitung in bzw. durch die Abdeckung in den verschiedenen Bereichen von der Abdeckung realisierbar ist.
Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass die Wandstärke der Abdeckung sich abschnittsweise mit steigender Entfernung von der Kontaktfläche zu dem Kühlkörper verjüngt und anschließend daran die Wandstärke der Abdeckung im Wesentlichen konstant bleibt. Eine geringe Wandstärke der Abdeckung in einem Bereich entfernt von dem Kühlkörper, insbesondere in der größten Entfernung von dem Kühlkörper, ist vorteilhaft, da dort eine Ent- wärmung an die Umgebungsluft größtenteils durch einen transversalen Wärmefluss aus einem aufgeheizten Innenraum oder Aufnahmeraum erzeugt wird und nicht durch den lateralen Wärmefluss von dem Kühlkörper. Der transversale Wärmefluss ist um so effektiver, je geringer die Wandstärke der Abdeckung ist. Eine geringe Wandstärke der Abdeckung ist auch aus optischer Sicht vorteilhaft, da eine Transmission mit abnehmender Wandstärke der Abdeckung zunimmt und damit zumindest die abgestrahlte Helligkeit in einem geringeren Maße gedämpft wird. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Abdeckung an dem
Kühlkörper mittels mindestens eines gut wärmeleitenden Haftmittels befestigt ist. Die Verwendung des Haftmittels weist den Vorteil auf, dass die Verbindung bzw. die Kontaktflächen zwischen dem Kühlkörper und der Abdeckung geometrisch einfach ausgestaltbar ist, insbesondere ist die Verbindung an planen Kontaktflächen möglich.
Das Haftmittel kann ein thermisch gut leitendes Haftmittel sein, z.B. eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitkleber oder min- destens ein Wärmeleitpad. Allgemein sollte der Effekt des
Haftmittels auf eine Wärmedurchleitung minimiert werden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Auswahl eines thermisch gut leitenden Haftmittels beschränkt. So ist bei einer geringen Dicke des Haftmittels, z.B. einer dünnen Klebeschicht, ein Einfluss des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten des Haftmittels auf einen Wärmefluss durch das Haftmittel bei ausreichend großer Kontaktfläche für die meisten Haftmittel gering.
Alternativ kann die Abdeckung auch mittels mechanischer Ver- bindungsmittel an dem Kühlkörper angebracht sein, z.B. mittels einer Steckverbindung oder einer Klammer- oder Klemmverbindung usw. Dabei kann auch ein geringer Luftspalt zwischen dem Kühlkörper und der Abdeckung vorhanden sein. Ist dieser Luftspalt schmal genug, kann bei ausreichend großer Kontaktfläche auch eine signifikante Wärmeübertragung durch den Luftspalt hindurch erfolgen. Die Kontaktfläche der Abdeckung ist dann eine rein thermische Kontaktfläche oder Wärmeübergangsfläche .
Alternativ kann die Abdeckung auch in den Kühlkörper eingeschraubt sein, wobei die Abdeckung z.B. an ihrer Kontaktflä- che mit dem Kühlkörper eine Schraubenform und der Kühlkörper eine passende Gewindeform aufweisen kann. Dies erhöht die Kontaktfläche zwischen der Abdeckung und dem Kühlkörper weiter. Das Material der Abdeckung braucht grundsätzlich nicht besonders nach seiner Wärmeleitfähigkeit ausgesucht zu sein. So kann für die Abdeckung ein üblicher Kunststoff oder Glas verwendet werden, z.B. ein herkömmliches Lampenkolbenmaterial . Jedoch wird ein gut wärmeleitendes Material bevorzugt. Eine gute Wärmeleitung verbessert eine laterale Wärmeverteilung in der Abdeckung, wodurch sich eine effektive Kühlungsfläche innerhalb der Abdeckung vergrößert und die Wärme stärker an die Umgebung abgegeben werden kann. Gleichzeitig verbessert die gute Wärmeleitung eine transversale Wärmeleitung von einem durch die Abdeckung umgebenen Innenraum durch die Abdeckung hindurch.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Abdeckung aus Glas besteht. Die Verwendung von Glas weist den Vorteil auf, dass Glas vergleichsweise preiswert, einfärbbar, gut formbar und alterungsbeständig ist. Glas kann ferner einfach aufgeraut oder auf andere Art diffus streuend ausgestaltet sein, um die Lichtquelle von außen nicht direkt sichtbar zu machen. Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass die Abdeckung beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 1 W/(m-K) und 2 W/(m-K) aufweist. Insbesondere wird ein thermisch leitfähiges Glas mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten λ von ca. 1,2 W / (m K) oder mehr bevorzugt. Während übliche Gläser, wie Fensterglas, einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten λ zwischen 0,8 und 1,0 W/ (m K) aufweisen, weist z.B. Borofloatglas ein λ von ca. 1,2 W/ (m K) auf, N-BKlO ein λ von ca. 1,32 W/ (m K) und Zerodur ein λ von ca. 1,46 W/ (m K) . Durch die vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit wird eine großflächige Wärmeverteilung in der Abdeckung und damit eine effiziente Wärmeabfuhr über die äußere Oberfläche der Abdeckung erreicht.
Alternativ ist beispielsweise auch die Verwendung eines lichtdurchlässigen Kunststoffs (z.B. Polycarbonat) oder einer lichtdurchlässigen Keramik (z.B. einer Aluminiumoxid-Keramik) möglich. So kann eine lichtdurchlässige Keramik einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten λ von 30 W / (m K) oder mehr erreichen. Lichtdurchlässige Keramiken können dabei in allen Modifikationen, also beispielsweise einkristallin (d.h. beim Aluminiumoxid als Saphir) , quasi-einkristallin oder polykri- stallin verwendet werden. Insbesondere Aluminiumoxid und hier ganz besonders Saphir zeichnen sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse sowie eine gute Verfügbarkeit aus.
Als ein Kunststoff kann beispielsweise ein mit einem hoch thermisch leitfähigen Material verfüllter Kunststoff verwendet werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Abdeckung eine domartige Form aufweist. Eine solche Abdeckung ist beispiels- weise für eine Retrofit-Glühlampe besonders geeignet.
Die Abdeckung kann alternativ eine offene oder eine geschlossene Röhrenform aufweist. Eine solche Abdeckung ist beispielsweise für eine Retrofit-Leuchtstoffröhre oder eine Retrofit-Linienlampe (z.B. vom Typ Linestra der Fa. Osram) geeignet . Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass eine (insbesondere thermische) Kontaktfläche der Abdeckung zu dem Kühlkörper einer (unteren) Auflagefläche der Abdeckung zumindest teilweise entspricht. Bei der domartigen Form und der offenen Röhren- form stellt die Kontaktfläche der Abdeckung gleichzeitig die Auflagefläche der Abdeckung auf dem Kühlkörper dar und damit üblicherweise deren tiefsten Punkt. Dabei kann sich insbesondere die Wandstärke mit steigender Entfernung von der Kontaktfläche bzw. mit steigender Höhe verringern, insbesondere kontinuierlich verringern. Der höchste Punkt, die Apsis, weist somit die geringste Wandstärke auf.
Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass die Abdeckung eine scheibenartige Form aufweist. Dadurch ist die Abdeckung insbesondere für eine PAR (Parabolic Aluminized Reflector) - Scheinwerfer-Retrofitlampe oder Leuchte bzw. für dessen
Leuchtmittel geeignet. Die Abdeckung ist insbesondere auch für Lampen oder Retrofitlampen vom Typ MR16 geeignet, alternativ auch für andere MR-Lampenformen, z.B. MRIl oder MR8.
Es ist dann eine weitere spezielle Ausgestaltung, dass eine Kontaktfläche der Abdeckung zu dem Kühlkörper seitlich angeordnet ist. Bei der scheibenartigen Form stellt die Kontaktfläche der Abdeckung gleichzeitig die seitliche Anlagefläche der Abdeckung (welche meist dem Seitenrand der Abdeckung entspricht) auf dem Kühlkörper dar und damit üblicherweise deren äußersten Punkt. Dabei kann sich insbesondere die Wandstärke mit steigender Entfernung von der Kontaktfläche verringern. Der innerste Punkt der Abdeckung, insbesondere deren Mittel- punkt, weist somit die geringste Wandstärke auf.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Abdeckung eine optische Funktion aufweist. Dies hat den Vorteil, dass gleichzeitig eine Strahlführung oder Strahlkorrektur ermög- licht wird. Es ist eine dazu alternative Ausgestaltung, dass die Abdeckung eine im Wesentlichen optisch nicht aktive Abdeckung ist, also im Wesentlichen zum Schutz der Lampe dient. Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die mindestens eine Lichtquelle, insbesondere Halbleiterleuchtelement, über mindestens ein Substrat auf dem Kühlkörper befestigt ist. Das Substrat kann beispielsweise ein Substrat eines LED-Clusters, d.h. ein gemeinsames Substrat für mehrere LED-Chips, sein. Das Substrat kann zusätzlich oder alternativ mindestens eine Leiterplatte umfassen, z.B. zur Kontaktierung des LED- Clusters oder mindestens einer Einzel-LED (LED-Modul) und ggf. zur Bestückung mit elektronischen Bauelementen. Es kann eine weitere Ausgestaltung sein, dass die Abdeckung eine zumindest mantelseitig geschlossene Röhrenform aufweist und der Kühlkörper zumindest teilweise von der Abdeckung aufgenommen ist und zumindest teilweise an einem unteren Bereich der Abdeckung befestigt ist, wobei der untere Bereich der Ab- deckung und ein oberer Bereich der Abdeckung eine vergleichsweise geringere Wandstärke aufweisen als die beiden seitlichen Bereiche der Abdeckung.
Es ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Ab- deckung an ihrer Innenseite im Wesentlichen frei von Hinterschnitten ist, also im Wesentlichen keinen Hinterschnitt aufweist. Dadurch ist die Möglichkeit einer Fertigung im Spritzgussverfahren (bei Kunststoff) oder im Pressverfahren (bei Glas oder Keramikmaterial) gegeben. Die Innenseite der Abde- ckung begrenzt den Innenraum der Lampe.
Es kann eine spezielle Ausgestaltung sein, dass die Abdeckung an ihrer Innenseite zumindest seitlich im Wesentlichen gerade Konturen aufweist. Dies vereinfacht eine Fertigung im Spritz- gussverfahren oder im Pressverfahren besonders. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Lampe eine Retrofit- Lampe ist, deren Außenkontur nicht oder nicht Wesentlich über eine Außenkontur einer zu ersetzenden Lampe hinausgeht. Insbesondere zur Verwendung mit einer Glühlampen-
Retrofitlampe ist es vorteilhaft, dass die Abdeckung in ihren äußeren Abmessungen der Kontur, insbesondere Rundung, der zu ersetzenden Glühlampe folgt. Dies gilt vorzugsweise analog Retrofitlampen zum Ersatz einer Lampe herkömmlichen Typs, z.B. einer Linienlampe, Reflektorlampe usw.
Die Erfindung kann insbesondere ein oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Eine Lampe, insbesondere eine LED-Lampe, weist einen Sockel, einen Kühlkörper, ein LED-Modul und eine semitransparente oder transparente Abdeckung, z.B. einen Lampenkolben bzw. eine semitransparente oder transparente Optik oder Abdeckscheibe auf.
Die Abdeckung (z.B. der Kolben/ die Optik / die Abdeckscheibe) ist vorzugsweise zum Kühlkörper hin dicker ausgeführt und weist eine breitflächige Anbindungsflache bzw. Kontaktfläche zur thermischen Anbindung an den Kühlkörper auf.
Die Abdeckung ist über die Kontaktfläche vorzugsweise mittels eines gut wärmeleitfähigen Haftmittels, z.B. einer Paste, eines Klebers und/oder eines Pads usw. an den Kühlkörper angebunden. Das Haftmittel kann insbesondere ein TIM (Thermal In- terface Material) sein.
Die Abdeckung wird vorzugsweise mit zunehmendem Abstand von der Kühlkörperkontaktfläche dünner. In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt in Seitenansicht teilweise im Querschnitt ei- ne Kolben-Retrofitlampe;
Fig.2 zeigt einen Ausschnitt aus der Glühlampen-
Retrofitlampe aus Fig.l im Bereich einer Abdeckung; Fig.3 zeigt in Seitenansicht teilweise im Querschnitt eine Reflektor-Retrofitlampe;
Fig.4 zeigt in Schrägansicht eine Querschnittsdarstellung einer Leuchtstoffröhren- oder Linienlampen- Retrofitlampe;
Fig.5 zeigt in Vorderansicht eine Querschnittsdarstellung der Retrofitlampe aus Fig.4; und Fig.6 zeigt in Vorderansicht eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Leuchtstoffröhren- oder Linienlampen-Retrofitlampe ;
Fig.7 zeigt in Vorderansicht eine Querschnittsdarstellung eine Leuchtstoffröhren- oder Linienlampen-
Retrofitlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig.8 zeigt in Seitenansicht teilweise im Querschnitt eine Kolben-Retrofitlampe gemäß einer weiteren Aus- führungsform;
Fig.9 zeigt in Seitenansicht teilweise im Querschnitt eine Kolben-Retrofitlampe gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. Fig.l zeigt in teilweiser Seitenansicht eine Glühlampen- Retrofitlampe 1. Die Glühlampen-Retrofitlampe 1 weist einen in Seitenansicht gezeigten Kühlkörper 2 auf, welcher eine im Wesentlichen um eine Längsachse L der Glühlampen- Retrofitlampe 1 winkelsymmetrische Form aufweist. Dabei sind an der Außenseite der Mantelfläche 3 radial nach außen gerichtete Kühlrippen 4 vorhanden. An einer Unterseite 5 des Kühlkörpers 2 ist ein Sockel 6 für eine in Seitenansicht gezeigte Glühlampenfassung vorhanden, z.B. ein Edisonsockel .
Auf einer Oberseite 7 des Kühlkörpers 2 ist ein LED-Modul 8 befestigt, welches über den Sockel 6 mit Strom versorgt wird. Das LED-Modul 8 weist mindestens ein Substrat in Form einer Leiterplatte 9 auf. Auf der Leiterplatte 9 befinden sich ein oder mehrere Leuchtdioden 10, und zwar hier in Form eines
LED-Clusters, bei dem mehrere, ggf. auch unterschiedlich farbig strahlende, LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") angebracht sind. Die Leiterplatte 9 kann auch zusätzlich mit anderen elektronischen Bauelementen bestückt sein, z.B. einem Treiberbaustein.
An der Oberseite 7 des Kühlkörpers 2 ist ferner eine im Querschnitt gezeigte domartige Abdeckung 11 angeklebt. Die Abdeckung 11 ist um die Längsachse L herum rotationssymmetrisch geformt und überwölbt das LED-Modul 8 vollständig. Durch die Abdeckung 11 und den Kühlkörper 2 wird somit ein Aufnahmeraum für das LED-Modul 8 bzw. ein Innenraum 12 der Glühlampen- Retrofitlampe 1 geschaffen. Die Abdeckung 11 liegt mit einer unterseitigen Kontaktfläche 13 mittels eines Klebers 14 flä- chig und eben auf dem Kühlkörper 2 auf.
Der Kleber 14, mittels welchem die Abdeckung 11 an dem Kühlkörper 2 haftet, kann beispielsweise als eine dünne Klebeschicht aus Silberleitkleber oder einem mit einer leitfähigen Keramik verfüllten Kleber realisiert sein. Die Abdeckung 11 ist opak, um eine weitgehend homogene Abstrahlcharakteristik zu unterstützen, welche der einer herkömmlichen Glühbirne zumindest angenähert ist. Die Abdeckung 11 weist eine Wandstärke d auf, welche sich kontinuierlich mit steigender Entfernung (steigender Höhe) von dem Kühlkörper 2 verjüngt. Folglich bildet die Kontaktfläche 13, welche gleichzeitig die untere Aufsatzfläche der Abdeckung 11 darstellt, den Bereich der Abdeckung 11 mit der höchsten Wandstärke d.
Die Abdeckung 11 besteht aus einem Glas mit einer Wärmeleitfähigkeit λ in einem Bereich zwischen 1 W/(m-K) und 2
W/(m-K), z.B. einem Borofloatglas .
Die Abdeckung 11 ist im Wesentlichen optisch nicht aktiv, weist somit keine Funktion eine Linse o.a. auf.
Die Funktion der Abdeckung 11 wird im Folgenden näher erläu- tert.
Fig.2 zeigt einen Ausschnitt aus der Glühlampen-Retrofitlampe 1 im Bereich der Abdeckung 11. Bei Betrieb des LED-Moduls 8 erwärmt sich dieses aufgrund einer Verlustwärme der LEDs 10 und ggf. weiterer elektronischer Komponenten. Die Verlustwärme W wird teilweise auf den Kühlkörper 2 übertragen und teilweise in den Aufnahmeraum 12 abgegeben. Der Kühlkörper 2 wiederum gibt die Wärme W im Wesentlichen durch Wärmekonvektion oder Strahlungswärme an die Umgebung ab, insbesondere über die Kühlrippen 4.
Ein Teil der Wärme W des Kühlkörpers 2 wird jedoch durch die Klebeschicht 14 und weiter durch die Kontaktfläche 13 auf die Abdeckung 11 übertragen. Dort breitet sich die Wärme W mit- tels einer lateralen Wärmeleitung (eines lateral gerichteten Wärmeflusses WL) innerhalb der Abdeckung 11 aus. Diese von der Kontaktfläche 13 ausgehende Aufwärmung der Abdeckung 11 führt dazu, dass die Wärme des lateral gerichteten Wärmeflusses WL über eine Außenseite 15 der Abdeckung 11 durch Wärme- konvektion oder Strahlungswärme an die Umgebung abgegeben wird, wie durch die aus der Abdeckung 11 nach außen abgehen- den Pfeile WL angedeutet. Durch die Wärmeabgabe nach außen (Entwärmung) wird der lateral gerichtete Wärmefluss WL mit steigender Entfernung von der Kontaktfläche 13 immer geringer . Aufgrund des aufgeheizten Aufnahmeraums 12 tritt jedoch auch ein transversal gerichteter Wärmefluss WT von dem Aufnahmeraum 12 im Wesentlichen senkrecht durch die Abdeckung 11 nach Außen auf. Die beiden Wärmeflüsse oder Wärmeverteilungen WL und WT überlagern sich in der Abdeckung 11.
An und kurz hinter der Kontaktfläche 13 wird der lateral gerichtete Wärmefluss WL überwiegen, entfernt von der Kontaktfläche 13 der transversal gerichtete Wärmefluss WT. Insbesondere an dem höchsten Punkt der Abdeckung 11, der Apsis A, ist der Einfluss des lateral gerichteten Wärmeflusses WL am geringsten .
Durch die relative Verbreiterung der Wandstärke d zu der Kontaktfläche 13 hin wird der lateral gerichtete Wärmefluss WL verstärkt und so die Abdeckung 11 stärker aufgeheizt. Somit wird auch eine Wärmeabfuhr von der Abdeckung 11 nach außen verstärkt, was wiederum eine verstärkte Wärmeabfuhr von dem und eine verbesserte Kühlung des LED-Modul (s) 8 bewirkt. Andererseits wird durch die relative Verringerung der Wandstärke d mit zunehmender Entfernung von der Kontaktfläche 13 erreicht, dass ein Durchlass des transversal gerichteten Wärmeflusses WT durch die Abdeckung 11 nur geringfügig behindert wird, also die Wärmeisolierungswirkung der Abdeckung 11 ge- ring ist. Die geringste Wandstärke d tritt folglich an der Apsis A auf. Die Wandstärke d an jedem Punkt der Abdeckung kann so auf eine maximale Wärmeabgabe nach außen hin opti- miert werden. Aufgrund der sich typischerweise örtlich nicht sprunghaft ändernden Wärmeflüsse WT und WL wird in den meisten Fällen eine kontinuierliche Änderung der Wandstärke d eine besonders effektive Wärmeabfuhr ermöglichen.
Für eine Glühlampen-Retrofitlampe 1 mag eine Änderung der Wandstärke d von der Kontaktfläche 13 zu der Apsis A vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen einer Hälfte und einem Fünftel liegen. In anderen Worten kann die Wandstärke d an der Kontaktfläche bevorzugt um einen Faktor zwei bis fünf Mal breiter sein als an der Apsis A, insbesondere ca. vier Mal.
Fig.3 zeigt in Seitenansicht teilweise im Querschnitt eine weitere Retrofitlampe 16, z.B. zum Einsatz in einer Lampe vom Typ MR16 oder als ein PAR-Leuchtmittel, z.B. PAR 30. Im Gegensatz zu der Glühlampen-Retrofitlampe 1 aus Fig.l und Fig.2 ist der Kühlkörper 17 nun becherförmig mit einer oberen Öffnung 18 ausgebildet. Die Öffnung 18 ist mittels einer Abdeckung 19 mit einer scheibenartigen Grundform abgedeckt. Die Abdeckung 19 und der Kühlkörper 17 bilden auch hier wieder einen Aufnahmeraum 12 für das LED-Modul 8.
In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Kontaktfläche 13 nicht einer unteren Auflagefläche, sondern einer seitlichen, für einen festen Sitz an dem Kühlkörper 17 leicht angeschrägten Randfläche der Abdeckung 19.
In einer dem Ausführungsbeispiel aus Fig.l und Fig.2 grundsätzlich ähnlichen Weise wird auch hier ein lateral gerichte- ter Wärmefluss WL von dem Kühlkörper 17 durch die Kontaktfläche 13 in die Abdeckung 19 hinein erzeugt, welcher umso schwächer wird, je weiter er sich von der Kontaktfläche 13 entfernt bzw. je näher er einem Mittelpunkt M der Abdeckung 19 kommt. Der lateral gerichtete Wärmefluss WL wird auch hier von einem transversal gerichteten Wärmefluss WT überlagert, welcher Wärme aus dem Aufnahmeraum 12 durch die Abdeckung 19 hindurch nach außen transportiert. Am Mittelpunkt M ist der relative Einfluss des lateral gerichteten Wärmeflusses WL am geringsten und folglich derjenige des transversal gerichteten Wärmeflusses WT am größten, so dass für eine effektive Wärmeabfuhr von der Abdeckung 19 an die Umgebung dort eine geringere Wandstärke d bevorzugt wird als am Rand. Andererseits wird zur Erzeugung eines starken lateralen Wärmeflusses WL eine größte Wandstärke d an der Kontaktfläche 13 bzw. am Randbereich der Abdeckung 19 bevor- zugt .
Fig.4 zeigt in Schrägansicht eine Querschnittsdarstellung einer Leuchtstoffröhren- oder Linienlampen-Retrofitlampe 20. Fig.5 zeigt die Leuchtstoffröhren- oder Linienlampen- Retrofitlampe 20 als Schnittdarstellung in Vorderansicht.
Die Retrofitlampe 20 weist eine im Wesentlichen röhrenförmige Grundform auf und dient z.B. als ein Ersatz einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre oder einer Linienlampe. Ein unterer Be- reich der Retrofitlampe 20 weist einen entlang einer Längsachse L der Retrofitlampe 20 länglich ausgedehnten Kühlkörper 21 auf, welcher eine plattenförmige Basis 22 aufweist. Auf einer Oberseite der plattenförmigen Basis 22 sind entlang der Längsrichtung L mehrere Leuchtdioden 10 äquidistant angeord- net, z.B. auf einem flexiblen bandförmigen Träger 9. Dies kann beispielsweise durch ein LED-Modul 8 in Form eines LED- Bands vom Typ LinearLight Flex der Fa. Osram realisiert sein. An einer Unterseite der plattenförmigen Basis 22 gehen mehrere Kühlrippen 4 senkrecht nach unten ab.
Auf der Oberseite 7 des Kühlkörpers 21 ist eine entsprechend passende längliche Abdeckung 23 befestigt, welche mit dem Kühlkörper 21 den Aufnahmeraum 12 für das LED-Modul 8 bildet. Im Querschnitt kann die Form der Abdeckung 23 der Form der Abdeckung 11 aus Fig.l und Fig.2 im Wesentlichen entsprechen, so dass die Wirkungsweise der Abdeckung 23 an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt zu werden braucht, sondern analog auf Fig.l und Fig.2 verwiesen wird.
Fig.6 zeigt in Vorderansicht eine Querschnittsdarstellung ei- ner weiteren Leuchtstoffröhren- oder Linienlampen-Retrofit- lampe 24. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von Fig.4 und Fig.5 ist der Kühlkörper 25 mit dem LED-Modul 8 nun zumindest mantelseitig vollständig von einer röhrenförmigen Abdeckung 26 umgeben. Ferner ist der Kühlkörper 25 aus einem massiven Material ausgebildet, so dass er mit der Abdeckung 26 eine großflächige Kontaktfläche 27 ausbildet, welche einen großen Teil der unteren Hälfte der Abdeckung 26 einnimmt.
In diesem Fall weisen seitliche Scheitelpunkte S die größte Wandstärke d auf, während ein oberer Scheitelpunkt Al und ein unterer Scheitelpunkt A2 die geringste Wandstärke d aufweisen. Dabei wird vorausgesetzt, dass das LED-Modul 8 in einen oberen Halbraum abstrahlt und der Kühlkörper 25 auf einen unteren Bereich der Abdeckung 26 aufgesetzt wird.
In anderen Worten weist die Abdeckung 26 eine zumindest mantelseitig geschlossene Röhrenform auf, und der Kühlkörper 25 ist zumindest teilweise in der Abdeckung 26 aufgenommen. Der Kühlkörper 25 ist größtenteils an einem unteren Bereich I (unterem Viertelsektor) der Abdeckung 26 befestigt, wobei der untere Bereich I und ein diesem gegenüberliegender oberer Bereich II (oberer Viertelsektor) der Abdeckung 26 eine vergleichsweise geringere Wandstärke d aufweisen kann als die beiden seitlichen Bereiche III (seitliche Viertelsektoren) der Abdeckung 26. Dabei geht die Sektorierung von einer
Schnittlinie aus, welche der Längsachse L zumindest im Wesentlichen entspricht.
Insbesondere ändert sich die Wandstärke d der Abdeckung 26 kontinuierlich und weist in dem oberen Bereich I an einem oberen Scheitelpunkt Al und in dem unteren Bereich II an einem unteren Scheitelpunkt A2 die geringste Wandstärke d auf. Hingegen sind die beiden seitlichen Scheitelpunkte S, welche sich in dem jeweiligen seitlichen Bereich III befinden, die Orte der größten Wandstärke d. Eine solche Form der Abdeckung 26 kann beispielsweise so erzeugt werden, dass eine Querschnittskontur einer Innenseite 28 der Abdeckung 26 im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, während eine Querschnittskontur einer Außenseite 29 der Abdeckung 26 eine im Wesentlichen ovale Form aufweist.
Die Abdeckung 26 weist somit für ihre obere Hälfte bzw. ihren oberen Abschnitt oberhalb der seitlichen Scheitelpunkte S eine Wandstärke d auf, welche sich mit steigender Entfernung von dem Kühlkörper 25 bzw. seiner Kontaktfläche 27 mit dem Kühlkörper 25 verjüngt.
Während in dem oberen Bereich I der transversal gerichtete Wärmestrom WT dominiert, hat es sich gezeigt, dass auch an dem unteren Bereich II eine geringe Wandstärke d vorteilhaft ist, da dort eine direkte Wärmeableitung von dem Kühlkörper 25 in transversaler Richtung durch die Abdeckung 26 hindurch eine effektivere Wärmeabgabe ermöglicht als eine Optimierung im Hinblick auf eine Wärmeableitung bzw. Wärmespreizung im Abdeckelement 26. Auch hat es sich gezeigt, dass eine erhöhte Wandstärke d in den seitlichen Bereichen III der Abdeckung 26 eine effektivere Wärmeabgabe ermöglicht als eine Optimierung im Hinblick auf eine transversal gerichtete Wärmeableitung durch das Abdeckelement 26 hindurch. Fig.7 zeigt in Vorderansicht eine Querschnittsdarstellung eine Retrofitlampe 30 in Form einer Leuchtstoffröhren- oder Li- nienlampen-Retrofitlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Abdeckung 31 ist in Gegensatz zu der Retrofitlampe 20 aus Fig.4 an ihrer Außenseite 15 lediglich halbzylinder- förmig ausgeführt, so dass sie bei ihrer Herstellung aus einer Gussform herauslöst werden kann. An ihrer Innenseite 32 (welche zusammen mit der Basis 22 des Kühlkörpers 21 den Auf- nahmeraum 12 begrenzt) ist sie ebenfalls frei von Hinterschnitten. Insbesondere ist die Innenseite 32 zur Vereinfachung einer Herstellung im Spritzgussverfahren oder Pressverfahren so ausgestaltet, dass eine seitliche Fläche 33 bzw. Seitenwand der Innenseite 32 von der Unterseite der Abdeckung 31 ausgehend senkrecht verläuft. Eine an die seitliche Fläche 33 nach oben anschließende Deckenfläche 34, welche den Aufnahmeraum 12 überdeckt, ist hingegen wieder gewölbt, insbesondere zylindersektorförmig, ausgestaltet.
Die Wandstärke d ist an der Kontaktfläche 13 am größten und verringert sich in einem Abschnitt 35 oder Bereich, welcher die seitliche Fläche 33 beinhaltet, kontinuierlich mit steigendem Abstand von der Kontaktfläche 13. Der daran anschlie- ßende Abschnitt 36 oder Bereich, welcher die Deckenfläche 34 beinhaltet, weist hingegen eine konstante Wandstärke d auf. Die Abdeckung 31 weist folglich weiterhin wie die Retrofit- lampe 20 an der Kontaktfläche 13 zu dem Kühlkörper 21 eine größere Wandstärke d auf als an dem von dem Kühlkörper 21 am weitesten beabstandeten Punkt, nämlich der (linienförmigen) Apsis A. Speziell ist die Wandstärke d an der Kontaktfläche 13 am größten.
Alternativ kann sich der Abschnitt 36 auch ausgehend von sei- nem Ansatz an dem Abschnitt 35 zur Apsis A hin weiter verjüngen .
Fig.8 zeigt in Seitenansicht teilweise im Querschnitt eine Retrofitlampe 37 in Form einer Kolben-Retrofitlampe gemäß ei- ner weiteren Ausführungsform.
Die Abdeckung 38 ist in Gegensatz zur Retrofitlampe 1 aus Fig.l und Fig.2 an ihrer Außenseite 15 lediglich halbkugelförmig ausgeführt, so dass sie bei ihrer Herstellung aus ei- ner Gussform herauslöst werden kann. An ihrer Innenseite 32
(welche zusammen mit dem Kühlkörper 2 den Aufnahmeraum 12 begrenzt) ist sie ebenfalls frei von Hinterschnitten. Insbeson- dere ist die Innenseite 32 zur Vereinfachung einer Herstellung im Spritzgussverfahren oder Pressverfahren so ausgestaltet, dass eine seitliche Fläche 33 bzw. Seitenwand der Innenseite 32 von der Unterseite der Abdeckung 31 ausgehend senk- recht verläuft, also z.B. eine Zylinderform oder zylinderförmig angeordnete Gruppe von ineinander übergehenden senkrechten Flächen aufweisen kann. Eine an die seitliche Fläche 33 nach oben anschließende Deckenfläche 34, welche den Aufnahmeraum 12 überwölbt, ist hingegen wieder nach oben gewölbt bzw. domartig, insbesondere sphärisch, ausgestaltet.
Die Wandstärke d ist an der Kontaktfläche 13 am größten und verringert sich in einem Abschnitt 35 oder Bereich kontinuierlich mit steigendem Abstand von der Kontaktfläche 13, wel- eher die seitliche Fläche 33 beinhaltet. Der daran anschließende Abschnitt 36 oder Bereich, welcher die Deckenfläche 34 beinhaltet, weist hingegen eine konstante Wandstärke d auf. Die Abdeckung 38 weist folglich weiterhin wie die Retrofit- lampe 1 an der Kontaktfläche 13 zu dem Kühlkörper 2 eine grö- ßere Wandstärke d auf als an dem von dem Kühlkörper 2 am weitesten beabstandeten Punkt, nämlich der (punktförmigen) Apsis A.
Alternativ kann sich der Abschnitt 36 auch von seinem Ansatz an dem Abschnitt 35 zur Apsis A hin weiter verjüngen.
Fig.9 zeigt in Seitenansicht teilweise im Querschnitt eine Retrofitlampe 39 in Form einer Kolben-Retrofitlampe gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. Im Gegensatz zur Retro- fitlampe 37 weist sie nun keine Abdeckung 40 mit einer halbkugelförmigen Außenseite auf, sondern eine mehr als halbkugelförmige Außenseite 15 wie die Abdeckung 11 aus Fig.l und Fig.2. Gleichzeitig weist die Abdeckung 40 an ihrer Innenseite 32 eine senkrechte seitliche Fläche 33 auf.
Folglich ist die Wandstärke d nicht mehr an der Kontaktfläche 13 am größten, sondern an einer größten seitlichen Ausdehnung der Abdeckung 40 in einem geringen Abstand von der Kontaktfläche 13 und verringert sich ab dort kontinuierlich mit steigendem Abstand von der Kontaktfläche 13. Aber auch diese Abdeckung 40 weist an der Kontaktfläche 13 zu dem Kühlkörper 2 eine größere Wandstärke d auf als an dem von dem Kühlkörper am weitesten beabstandeten Punkt, nämlich der (punktförmigen) Apsis A. Auch diese Abdeckung 40 weist gegenüber einer Abdeckung mit konstanter Wandstärke, insbesondere einer geringen Wandstärke wie z.B. im Bereich der Apsis A, den Vorteil der stärkeren Wärmeableitung von dem Kühlkörper 2 auf.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. So braucht ferner die Abdeckung der mantelseitig geschlossenen röhrenförmigen Abdeckung nicht bezüglich einer Längsachse symmetrisch ausgebildet zu sein.
Der Unterschied der Wandstärke d zwischen der dicksten Stelle der Abdeckung und der dünnsten Stelle der Abdeckung kann allgemein bevorzugt einen Faktor zwischen zwei und fünf annehmen .
Be zugs ze i chenl i s te
1 Glühlampen-Retrofitlampe
2 Kühlkörper
3 Mantelfläche des Kühlkörpers
4 Kühlrippe
5 Unterseite des Kühlkörpers
6 Sockel
7 Oberseite des Kühlkörpers
8 LED-Modul
9 Leiterplatte
10 Leuchtdiode
11 Abdeckung
12 Aufnähmeräum
13 Kontaktfläche
14 Klebeschicht
15 Außenseite der Abdeckung
16 Retrofitlampe
17 Kühlkörper
18 Öffnung des Kühlkörpers
19 Abdeckung
20 Retrofitlampe
21 Kühlkörper
22 Basis des Kühlkörpers
23 Abdeckung
24 Retrofitlampe
25 Kühlkörper
26 Abdeckung
27 Kontaktfläche
28 Innenseite der Abdeckung
29 Außenseite der Abdeckung
30 Retrofitlampe
31 Abdeckung
32 Innenseite
33 seitliche Fläche der Innenseite
34 Deckenfläche der Innenseite
35 Abschnitt der Abdeckung 36 Abschnitt der Abdeckung
37 Retrofitlampe
38 Abdeckung
39 Retrofitlampe
40 Abdeckung
A Apsis
Al oberer Scheitelpunkt
A2 unterer Scheitelpunkt
I unterer Bereich
II oberer Bereich
III seitlicher Bereich
L Längsachse
M Mittelpunkt
S seitlicher Scheitelpunkt
WL lateral gerichteter Wärmefluss
WT transversal gerichteter Wärmefluss

Claims

Patentansprüche
1. Lampe (1; 16; 20; 24; 30; 37; 39), mindestens aufweisend:
— einen Kühlkörper (2; 17; 21; 25), welcher mindestens eine Lichtquelle (10), insbesondere Halbleiterleuchtelement, speziell Leuchtdiode, trägt, und
- eine an dem Kühlkörper (2; 17; 21; 25) befestigte, zumindest teilweise lichtdurchlässige Abdeckung (11; 19; 23; 26) für die mindestens eine Lichtquelle (10),
- wobei die Abdeckung (11; 19; 23; 26; 31; 38; 40) eine Wandstärke (d) aufweist, welche sich zumindest abschnittsweise mit steigender Entfernung von dem Kühlkörper (2; 17; 21; 25) verjüngt.
2. Lampe (1; 16; 20; 24; 30; 37; 39), insbesondere nach Anspruch 1, mindestens aufweisend:
- einen Kühlkörper (2; 17; 21; 25), welcher mindestens eine Lichtquelle (10), insbesondere Halbleiterleucht- element, speziell Leuchtdiode, trägt, und
- eine an dem Kühlkörper (2; 17; 21; 25) befestigte, zumindest teilweise lichtdurchlässige Abdeckung (11; 19; 23; 26; 31; 38; 40) für die mindestens eine
Lichtquelle (10) ,
- wobei die Abdeckung (11; 19; 23; 26; 31; 38; 40) an einer Kontaktfläche (13) zu dem Kühlkörper (2; 17; 21; 25) eine größere Wandstärke (d) aufweist als an dem von dem Kühlkörper (2; 17; 21; 25) am weitesten beabstandeten Punkt (A) .
3. Lampe (1; 16; 20; 30; 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine größte Wandstärke (d) an einer Kontaktfläche (13) zu dem Kühlkörper (2; 17; 21; 25) aufweist .
4. Lampe (1; 16; 20; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Wandstärke (d) der Abdeckung (11; 19; 23) mit steigender Entfernung von dem Kühlkörper (2; 17; 21) kontinuierlich verjüngt.
5. Lampe (30; 37) nach Anspruch 3, bei der die Wandstärke (d) der Abdeckung (31; 38) sich abschnittsweise mit steigender Entfernung von der Kontaktfläche (13) zu dem Kühlkörper (21) verjüngt und anschließend daran die Wandstärke (d) der Abdeckung im Wesentlichen konstant bleibt.
6. Lampe (1; 16; 20; 24; 30; 37; 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdeckung (11; 19; 23; 26; 31; 38; 40) an dem Kühlkörper (2; 17; 21; 25) mittels mindestens eines gut wärmeleitenden Haftmittels (14) befestigt ist.
7. Lampe (1; 16; 20; 24; 30; 37; 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdeckung (11; 19; 23; 26) eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 1 W/(m-K) und 2 W/(m-K) aufweist, insbesondere aus Glas mit einer Wärmeleitfähigkeit zwischen 1 W/(m-K) und 2 W/(m-K) besteht.
8. Lampe (1; 37; 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdeckung (11) zumindest abschnittswei- se eine domartige Form aufweist.
9. Lampe (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Abdeckung (23) eine offene Röhrenform aufweist.
10. Lampe (1; 20; 30; 37; 39) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Kontaktfläche (13) der Abdeckung (11; 23) zu dem Kühlkörper (2; 23) einer unteren Auflagefläche der Abdeckung (11; 23) zumindest teilweise entspricht .
11. Lampe (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Abdeckung (19) eine scheibenartige Form aufweist.
12. Lampe (16) nach Anspruch 11, bei der eine Kontaktfläche
(13) der Abdeckung (19) zu dem Kühlkörper (17) seitlich angeordnet ist.
13. Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdeckung eine optische Funktion aufweist.
14. Lampe (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdeckung an ihrer Innenseite im Wesentlichen frei von Hinterschnitten ist.
15. Lampe (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Abdeckung (26) eine zumindest mantelseitig ge- schlossene Röhrenform aufweist und der Kühlkörper (25) zumindest teilweise in der Abdeckung (26) aufgenommen ist und zumindest teilweise an einem unteren Bereich (I) der Abdeckung (26) befestigt ist, wobei der untere Bereich (I) der Abdeckung (26) und ein oberer Bereich (II) der Abdeckung (26) eine vergleichsweise geringere Wandstärke (d) aufweisen als die beiden seitlichen Bereiche (III) der Abdeckung (26) .
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