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DE102013006308A1 - LED light with a light emitting diode - Google Patents

LED light with a light emitting diode Download PDF

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DE102013006308A1
DE102013006308A1 DE102013006308.6A DE102013006308A DE102013006308A1 DE 102013006308 A1 DE102013006308 A1 DE 102013006308A1 DE 102013006308 A DE102013006308 A DE 102013006308A DE 102013006308 A1 DE102013006308 A1 DE 102013006308A1
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Jürgen Thiesen
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THIESEN HARDWARE- und SOFTWARE-DESIGN GmbH
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    • F21—LIGHTING
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Um eine hohe Lebensdauer einer Hochleistungs-LED (2) sicher zu stellen, wird diese innerhalb der Leuchte in einem Freiraum (6) untergebracht. Der Freiraum (6) wird durch eine entsprechende Vertiefung (4) in einer Vergussmasse (3) auf eine die LED (2) tragende Platine (1) aufgebracht. Die Vertiefung (4) wird von einer vor der LED (2) liegenden Linse (5) begrenzt.
Der Freiraum (6) für die LED (2) erlaubt deren Wärmeausdehnung und das Eindiffundieren eines Gases, das bei der Verwendung von Phosphorschichten auf der LED erzeugt wird.To ensure a long service life of a high-performance LED (2), it is housed within the luminaire in a free space (6). The free space (6) is applied by a corresponding recess (4) in a potting compound (3) on a board (1) carrying the LED (2). The depression (4) is delimited by a lens (5) lying in front of the LED (2).
The clearance (6) for the LED (2) allows its thermal expansion and the diffusion of a gas, which is generated when using phosphor layers on the LED.

Figure DE102013006308A1_0001
Figure DE102013006308A1_0001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine LED-Leuchte mit einer lichtemittierenden Diode (LED), die auf einer Platine angeordnet ist, mit einem in Abstand über der lichtemittierenden Diode angeordneten transparenten Deckel, und mit einem Freiraum zwischen dem Deckel und der lichtemittierenden Diode, der allseits geschlossen ist.The invention relates to an LED lamp with a light emitting diode (LED), which is arranged on a circuit board, with a spaced above the light emitting diode transparent cover, and with a space between the lid and the light emitting diode on all sides closed is.

Beim Verguss von so genannten Hochleistungs-LEDs, die eine Leistung bis zu 10 Watt und darüber besitzen, besteht das Problem, dass sich diese im Betrieb stark erwärmen, wodurch sie sich ausdehnen. Wenn eine solche LED direkt in einem Harz – wie z. B. Polyurethan – vergossen wird, führt insbesondere die Wärmeausdehnung zu mechanischen Spannungen. Des Weiteren werden LEDs häufig außen mit einer Phosphorschicht überzogen, um ein annähernd weißes Licht zu erzeugen. In der Phosphorschicht wird nämlich ein Teil des blauen Lichts einer LED in gelbe Spektralanteile gewandelt. Dabei wird innerhalb der Phosphorschicht aufgrund der hohen Temperatur ein Gas erzeugt, das einen hohen Druck auf die LED sowie auf die Platine und den darauf ausgebildeten Chip ausübt. Dadurch und durch die zuvor erwähnten mechanischen Spannungen wird die Lebensdauer der LED rapide gesenkt, so dass sie innerhalb weniger hundert Stunden ihre Lichtleistung verliert.When encapsulating so-called high-power LEDs, which have a power of up to 10 watts and more, there is the problem that they heat up considerably during operation, causing them to expand. If such an LED directly in a resin - such. As polyurethane - is poured, especially the thermal expansion leads to mechanical stresses. Furthermore, LEDs are often coated on the outside with a phosphor layer to produce an approximately white light. Namely, part of the blue light of an LED is converted into yellow spectral components in the phosphor layer. In this case, a gas is generated within the phosphor layer due to the high temperature, which exerts a high pressure on the LED and on the board and the chip formed thereon. As a result, and by the aforementioned mechanical stresses, the life of the LED is rapidly reduced so that it loses its light output within a few hundred hours.

In der DE 20 2010 007 986 U1 ist daher ein Gehäuse für eine LED vorgesehen, bei der eine Platine mit der LED in einer Vertiefung in einen Sockel angeordnet ist. Auf dem Rand der Vertiefung liegt eine Scheibe bzw. eine Linse, die mittels einer auf den Sockel aufgeschraubten Überwurfmutter gehalten wird. Zwischen der Platine und der Scheibe ist somit ein Freiraum ausgebildet, der hermetisch geschlossen ist. Die LED und die Platine können sich spannungslos ausdehnen. Soweit mit einer Phosphorschicht gearbeitet wird, können entstehende Gase in den Freiraum expandieren.In the DE 20 2010 007 986 U1 Therefore, a housing for an LED is provided, in which a circuit board with the LED is arranged in a recess in a socket. On the edge of the recess is a disc or a lens which is held by means of a screwed onto the socket nut. Between the board and the disc thus a space is formed, which is hermetically closed. The LED and the board can stretch without tension. As far as working with a phosphor layer, resulting gases can expand into the free space.

Die gemäß der genannten Schrift vorgeschlagene Vorrichtung hat allerdings Nachteile. Wegen der Überwurfmutter besitzt sie zum einen einen relativ großen Querschnitt im Bezug auf die Abmessung der LED. Zum anderen ist der Montageaufwand relativ groß, da zusätzlich zum Abdichten des Freiraumes zwei Ringdichtungen eingesetzt werden müssen.However, the device proposed according to the cited document has disadvantages. Because of the union nut, it has on the one hand a relatively large cross-section with respect to the dimension of the LED. On the other hand, the assembly effort is relatively large, since in addition to the sealing of the free space two ring seals must be used.

Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, eine kompakte, leicht zu montierende Leuchte zu schaffen, die auch bei der Verwendung von Hochleistungs-LEDs eine lange Lebensdauer garantiert.The invention is thus based on the object to provide a compact, easy-to-install light, which guarantees a long life even when using high-power LEDs.

Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass der Freiraum seitlich von einer auf der Platine aufgebrachten Vergussmasse umgeben ist, wobei der Deckelrand auf seinem Umfang an die Vergussmasse anschließt.To solve the problem, the invention provides that the free space is laterally surrounded by a potting compound applied to the board, wherein the lid edge adjoins the potting compound on its circumference.

Somit wird die lichtemittierende Diode wie üblich in einer Vergussmasse eingegossen. Diese ist allerdings nicht kompakt, sondern belässt einen Freiraum. Geschlossen wird der Freiraum durch den Deckel, der auf seinem Umfang an die Vergussmasse anschließt. Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass – wie üblich – mit Vergussmassen gearbeitet werden kann, trotzdem verbleibt ein Freiraum, in den hinein sich die lichtemittierende Diode ausdehnen und der ggf. aus einer Phosphorschicht auftretende Gase aufnehmen kann.Thus, the light emitting diode is poured as usual in a potting compound. However, this is not compact, but leaves a free space. The free space is closed by the lid, which adjoins the potting compound on its circumference. The device has the advantage that - as usual - can be used with potting compounds, still leaves a space in which extend the light-emitting diode and can possibly absorb occurring from a phosphor layer gases.

Vorzugsweise weist die Vergussmasse eine von der Platine abgewandte Außenfläche auf, von der eine bis zur lichtemittierenden Diode reichende Vertiefung ausgeht, wobei die Vertiefung von dem Deckel verschlossen ist.Preferably, the potting compound has an outer surface facing away from the circuit board, from which extends a recess extending up to the light-emitting diode, wherein the recess is closed by the cover.

Diese Vertiefung kann relativ leicht erzeugt werden, in dem beim Gießen der Gussmasse eine entsprechende Negativform in die Gussform eingebracht wird.This depression can be produced relatively easily, in which a corresponding negative mold is introduced into the casting mold during casting of the casting compound.

Vorzugsweise wird der Durchmesser der Vertiefung zur lichtemittierenden Diode hin kleiner, so dass die Innenfläche der Vergussmasse in der Vertiefung einen Reflektor bildet. Die Reflektoreigenschaft kann durch eine entsprechend gewählte Vergussmasse bestimmt werden, sie kann aber auch durch eine nachträgliche Aufbringung eines Reflektormaterials erzeugt werden.Preferably, the diameter of the recess to the light emitting diode is smaller, so that the inner surface of the potting compound forms a reflector in the recess. The reflector property can be determined by an appropriately selected potting compound, but it can also be generated by a subsequent application of a reflector material.

Die benötigte Form der Reflektorfläche wird durch eine entsprechende Wahl der Negativform erzeugt. Dies hat gegenüber dem oben genannten Stand der Technik weiterhin den Vorteil, dass auf eine zusätzlich in den Freiraum einzubringende Reflektorschale verzichtet werden kann.The required shape of the reflector surface is generated by an appropriate choice of the negative mold. This has the advantage over the prior art mentioned above that it is possible to dispense with an additional reflector shell to be introduced into the free space.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der LED-Leuchte besteht darin, dass der Deckel vom Boden einer einseitig offenen Hülse gebildet wird, die über die lichtemittierende Diode gestülpt ist und dass die Hülse in der Vergussmasse liegt. Der Freiraum wird dann gebildet durch das Innere der einseitig offenen Hülse.Another possibility for producing the LED lamp is that the lid is formed by the bottom of a sleeve open on one side, which is slipped over the light-emitting diode and that the sleeve is located in the potting compound. The free space is then formed by the interior of the sleeve open on one side.

Bei dieser Ausführung kann sich die Vergussmasse auch über den Deckel ziehen. Voraussetzung ist allerdings, dass die Vergussmasse zumindest im Bereich oberhalb des Deckels transparent ist.In this embodiment, the potting compound can also pull over the lid. However, a prerequisite is that the potting compound is transparent at least in the area above the lid.

Der Deckel, d. h. der Abschluss der Vertiefung bzw. der Boden der einseitig offenen Hülse, kann als Linse ausgeführt werden, so dass die gewünschte Lichtverteilung erreicht wird. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass der Freiraum mit einem Schutzgas gefüllt ist bzw. mit einer transparenten nachgiebigen Masse, was den Schutz der LED noch weiter verbessert.The lid, ie the end of the recess or the bottom of the sleeve open on one side, can be designed as a lens, so that the desired light distribution is achieved. Furthermore, it can be provided that the free space with a protective gas is filled or with a transparent compliant mass, which further improves the protection of the LED.

Im Folgenden soll anhand zweier Ausführungsbeispiele die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigt:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to two embodiments. This shows:

1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung und 1 a cross-section through a first embodiment of the invention and

2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung. 2 a cross section through a second embodiment of the invention.

Gemäß 1 besteht die LED-Leuchte aus einer Platine 1, auf der sich eine lichtemittierende Diode 2 (LED), vorzugsweise eine Hochleistungs-LED, befindet. Über die Platine 1 wird die LED 2 mit Strom versorgt. Außerdem kann die Platine 1 eine integrierte Schaltung aufweisen, mit der eine Steuerung der LED erfolgt. Auf die Platine 1 wird ein Harz oder Kunstharz in Form einer Vergussmasse 3 aufgebracht, wobei oberhalb der LED 2 eine Vertiefung 4 verbleibt, die sich von der Oberfläche der Vergussmasse 3 bis zur LED 2 erstreckt.According to 1 the LED light consists of a circuit board 1 on which a light emitting diode 2 (LED), preferably a high power LED. About the board 1 becomes the LED 2 powered. In addition, the board can 1 have an integrated circuit with which a control of the LED takes place. On the board 1 becomes a resin or synthetic resin in the form of a potting compound 3 applied, being above the LED 2 a depression 4 remains, extending from the surface of the potting compound 3 to the LED 2 extends.

Die Vertiefung 4 ist rotationssymmetrisch und besitzt einen elliptischen Längsschnitt, so dass ihre Innenwand einen Reflektor bildet.The depression 4 is rotationally symmetrical and has an elliptical longitudinal section, so that its inner wall forms a reflector.

Am oberen Rand der Vertiefung 4 ist ein Deckel in Form einer ebenen Linse 5 eingesetzt, so dass sich zwischen der Linse 5 und der LED 2 ein Freiraum 6 bildet. Die Linsenform kann aber konkav oder konvex sein. Auch eine Fresnell-Linse oder ähnliches kann eingesetzt werden. Die äußere Oberfläche der Linse schließt weitgehend mit der Oberfläche der Vergussmasse 3 ab. Der Freiraum 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit Luft gefüllt. Es kann aber auch eine Schutzgasfüllung vorgesehen werden oder eine Füllung mit einem elastisch nachgiebigen transparenten Material, wie z. B. einem Silikon.At the top of the depression 4 is a lid in the form of a flat lens 5 inserted, so that between the lens 5 and the LED 2 a free space 6 forms. The lens shape may be concave or convex. Also, a Fresnel lens or the like can be used. The outer surface of the lens largely coincides with the surface of the potting compound 3 from. The open space 6 of the present embodiment is filled with air. But it can also be provided a protective gas filling or a filling with an elastically yielding transparent material, such. As a silicone.

In der 2 ist eine weitere Ausführung gezeigt. Auch hier ist eine Platine 1 vorgesehen, auf der sich eine LED 2 befindet. Ein Freiraum 6 für die LED 2 wird gebildet durch eine einseitig offene Hülse 7, deren Boden 8 einen Deckel im Sinne der Erfindung bildet, wobei der Boden ebenfalls als Linse 5 ausgeführt ist. Die einseitig offene Hülse 7 wird über die LED 2 gestülpt, so dass der Innenraum der Hülse 7 den Freiraum 6 oberhalb der LED 2 bildet. Auf die Platine 1 und auf und um die Hülse 7 wird eine Vergussmasse 3 aus einem transparenten Material aufgebracht, die sich auch über den Boden 8 der Hülse 7 erstreckt.In the 2 another embodiment is shown. Again, there is a board 1 provided on which an LED 2 located. A free space 6 for the LED 2 is formed by a sleeve open on one side 7 whose bottom 8th forms a lid according to the invention, wherein the bottom also as a lens 5 is executed. The unilaterally open sleeve 7 is via the LED 2 slipped so that the interior of the sleeve 7 the free space 6 above the LED 2 forms. On the board 1 and on and around the sleeve 7 becomes a potting compound 3 Made of a transparent material that also spreads over the floor 8th the sleeve 7 extends.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Platinecircuit board
22
LEDLED
33
Vergussmassepotting compound
44
Vertiefungdeepening
55
Linselens
66
Freiraumfree space
77
Hülseshell
88th
Bodenground

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 202010007986 U1 [0003] DE 202010007986 U1 [0003]

Claims (8)

LED-Leuchte mit einer lichtemittierenden Diode, die auf einer Platine (1) angeordnet ist, mit einem in Abstand über der lichtemittierenden Diode angeordneten transparenten Deckel, und mit einem Freiraum (6) zwischen dem Deckel und der lichtemittierenden Diode (2), der allseits geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (6) seitlich von einer auf der Platine (1) aufgebrachten Vergussmasse (3) umgeben ist, wobei der Deckelrand auf seinem Umfang an die Vergussmasse (3) anschließt.LED lamp with a light-emitting diode mounted on a circuit board ( 1 ) is arranged, with a spaced above the light-emitting diode transparent cover, and with a free space ( 6 ) between the cover and the light emitting diode ( 2 ), which is closed on all sides, characterized in that the free space ( 6 ) from one side of the board ( 1 ) applied potting compound ( 3 ) is surrounded, wherein the lid edge on its circumference to the potting compound ( 3 ). LED-Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (3) eine von der Platine (1) abgewandte Außenfläche aufweist, von der eine bis zur lichtemittierenden Diode reichende Vertiefung (4) ausgeht, wobei die Vertiefung (4) von dem Deckel verschlossen ist.LED luminaire according to claim 1, characterized in that the potting compound ( 3 ) one of the board ( 1 ) facing away from the outer surface reaching from the one reaching to the light-emitting diode depression ( 4 ), the depression ( 4 ) is closed by the lid. LED-Leuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Vertiefung (4) zur lichtemittierenden Diode (2) hin kleiner wird und die Innenfläche der Vergussmasse (3) in der Vertiefung (4) einen Reflektor bildet.LED luminaire according to claim 2, characterized in that the diameter of the recess ( 4 ) to the light emitting diode ( 2 ) is smaller and the inner surface of the potting compound ( 3 ) in the depression ( 4 ) forms a reflector. LED-Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel vom Boden (8) einer einseitig offenen Hülse (7) gebildet wird, die über die lichtemittierende Diode (2) gestülpt ist, und dass die Hülse (7) in der Vergussmasse (3) liegt.LED light according to claim 1, characterized in that the cover from the bottom ( 8th ) of a sleeve open on one side ( 7 ) formed by the light emitting diode ( 2 ) and that the sleeve ( 7 ) in the potting compound ( 3 ) lies. LED-Leuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Deckels von der Vergussmasse (3) überzogen ist und dass die Vergussmasse (3) zumindest im Bereich oberhalb des Deckels transparent ist.LED light according to claim 4, characterized in that the outside of the lid of the potting compound ( 3 ) and that the potting compound ( 3 ) is transparent at least in the area above the lid. LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Deckel um eine Linse (5) handelt.LED light according to one of the preceding claims, characterized in that it is the lid to a lens ( 5 ). LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (6) mit einem Schutzgas gefüllt ist.LED light according to one of the preceding claims, characterized in that the free space ( 6 ) is filled with a protective gas. LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (6) mit einer transparenten nachgiebigen Masse gefüllt ist.LED light according to one of the preceding claims, characterized in that the free space ( 6 ) is filled with a transparent compliant mass.
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