Die Erfindung betrifft eine Lampe zur Aufnahme mindestens einer LED als Leuchtmittel, mit einem Unterteil als Trageelement und zur Zuführung der elektrischen Anschlussdrähte zu einer die mindestens eine LED tragenden Montagevorrichtung, und mit einem Lampenschirm.

Stand der Technik :

Keramische Lampen sind nach heutigem Stand meist für eine bestimmte Lichtquelle (LED, Fluoreszenzröhre, Glühfaden) optimal konstruiert. Dadurch wird die benötigte Wärmeabfuhr fest einkonstruiert. Nachteil ist, dass für jede Variante der eigentlichen Lichtquelle eine Neukonstruktion der Lampe notwendig und die Herstellung unflexibel wird. Es können kaum Bauteile der verschiedenen Lampen untereinander getauscht werden.

Figur 2 zeigt eine derartige Lampe nach dem Stand der Technik. Die Lampe zur Aufnahme einer LED als Leuchtmittel besteht aus einem Unterteil 1 als Lampensockel und Trageelement für die LED und zur Zuführung der elektrischen Anschlussdrähte zur LED. Die Montagevorrichtung für die LED ist in das Unterteil 1 bzw. in den Lampensockel integriert und besteht aus einem Wolfram-Nickel- Aufnahmebereich 14, auf den die LED aufgelötet wird. Ein Lampenschirm 3 umgibt die LED. Der Nachteil dieser Lampe besteht darin, dass nur durch eine Neukonstruktion die Lampe an verschiedene Lichtquellen mit unterschiedlicher Wärmeentwicklung angepasst werden kann. Der Lampensockel besteht aus einer einzigen Keramik, so dass bei einem Materialwechsel wegen besserer Wärmeleitung oder aus Design-Gründen immer der gesamte Lampensockel die Farbe der neuen Keramik annimmt und so keine individuelle Anpassungen an die

BESTÄTIGUNGSKOPIE verschiedensten Farbgestaltungen des Lampenschrirms möglich ist. Die Farbe des Lampensockels ist im Falle von AIN als technisch bevorzugten Werkstoff kaum zu variieren und zum Beispiel an einen kräftig gefärbten Lampenschirm anzupassen.

In folgenden Schriften werden Sockellampen auch mit GU10 beschrieben. DE 10233073 B3, DE 19539808 C2, DE 19539809 A1 , DE 20102325 U1 , DE 20310313 U1 , DE 29620098 U1 , DE 69130738 T2, DE 69223391 T2, DE 69229592 T2, DE 102004004651 B3, DE 102006022133 A1 , DE 202006014239 U1 , DE 202008007159 U1 , DE 202008011023 U1 , EP 1855052 A2, US 20070159420 A1. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass das Unterteil bzw. der Lampensockel an die verschiedensten Materialien oder Design-Anforderungen angepasst werden kann, ohne dass die technischen Notwendigkeiten vernachlässigt werden. Außerdem soll die Herstellung flexibel und Bauteile der verschiedenen Lampen untereinander tauschbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass die Montagevorrichtung ein separates Montagesubstrat mit einer Bruchfestigkeit zwischen 100 und 1.000 MPa ist, der Werkstoff des Montagesubstrats eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 10 und 250 W/m°K hat und das Montagesubstrat auf dem Unterteil angeordnet ist, sind die technischen Notwendigkeiten erfüllt bzw. erfüllbar und gleichzeitig ist das Unterteil bzw. der Lampensockel an die verschiedensten Materialien oder Design-Anforderungen anpassbar. Hierdurch ist die Herstellung flexibel und Bauteile der verschiedenen Lampen lassen sich untereinander tauschen. Auf dem Montagesubstrat ist bevorzugt zumindest ein Metallisierungsbereich zum Anlöten der LED aufgebracht. Dieser Metallisierungsbereich besteht in einer Ausgestaltung aus Wolfram-Nickel, wobei die Metallisierungsbereiche aus Wolfram bestehen und chemisch vernickelt sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Werkstoff des Montagesubstrats eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 20 und 200 W/m°K. Bevorzugt besteht das Montagesubstrat aus einer Keramik. Keramiken könnenn eine herausragende Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Bruchfestigkeit haben. Sie eignen sich daher vorzüglich für ein Montagesubstrat. Die Oberfläche des Keramiksubstrats enthält bevorzugt versinterte Metallisierungsbereiche zum Anlöten der oder die LED/LED s. Bevorzugt sind im Montagesubstrat Durchführungen für die elektrischen Anschlussdrähte angeordnet. Diese Anschlussdrähte sind mit den Metallisierungsbereichen elektrisch leitend verbunden.

In einer erfinderischen Ausgestaltung ist das Montagesubstrat eine scheibenförmige Montagescheibe. Scheiben lassen sich leicht herstellen und sind auch einfach auf dem Unterteil anzuordnen. LED lassen sich auf Montagescheiben leicht anlöten, da die Oberflächen eben sind.

Bevorzugt besteht die Lampe modulartig aus drei keramischen Teilen, nämlich aus dem Unterteil, dem Montagesubstrat und dem Lampenschirm. Der Lampenschirm weist auf seiner Außenfläche sich in Längsrichtung erstreckende Rippen auf, die zur Kühlung die Oberfläche vergrößern. Keramiken lassen sich in den verschiedensten Farben herstellen, so dass der Lampenschirm an individuelle Design-Vorgaben anpassbar ist. Dies trifft ebenso auf das Unterteil als Lampensockel zu. Das Montagesubstrat ist von Außen nicht sichtbar, so dass dessen Keramik ausschließlich an die technischen Erfordernisse angepasst werden kann. Die Farbe des Montagesubstrats ist nicht von Bedeutung, da es von Außen nicht sichtbar ist. Zur Materialeinsparung und leichteren Herstellung ist das Unterteil zylinderförmig mit einem inneren Hohlraum und zwei Stirnflächen ausgebildet, wobei die erste Stirnfläche verschlossen ist und Durchgänge oder Anschlusselemente für die Anschlussdrähte aufweist und die zweite Stirnfläche vom Montagesubstrat verschlossen ist. Das Montagesubstrat bildet in dieser Ausführungsform den Verschluss des Unterteils, wodurch Material eingespart wird und gleichzeitig ein optimaler Sitz des Montagesubstrats gegeben ist.

Zur optimalen Verbindung weist bevorzugt das zum Montagesubstrat gewandte äußere obere Ende des Unterteils einen radial auskragenden Absatz auf, auf dem der Lampenschirm aufsitzt und das äußere obere Ende des Unterteils umgreift. Unterteil und Lampenschirm bilden so eine Einheit und lassen sich leicht aneinander befestigen.

Bevorzugt weist das Montagesubstrat an seinem Außenumfang einen radialen Einzug auf, auf dem ein Absatz des Lampenschirms aufsitzt und das Montagesubstrat umgreift. Das Montagesubstrat ist hierdurch fest verankert.

Das Montagesubstrat kann auch mittels einer Verschraubung, Verklebung oder einem Bajonettverschluss mit den anderen Teilen der Lampe verbunden sein.

Das Montagesubstrat kann auch mechanisch und/oder chemisch (Verkleben, Aktivlöten, Glaslöten, Metallisieren oder Löten) mit den anderen Teilen der Lampe verbunden sein.

Bevorzugt umgreift der Lampenschirm das Montagesubstrat vollständig, so dass es von Außen nicht sichtbar ist. Erst dieses Verstecken im Inneren der Lampe macht es möglich, die Keramik ausschließlich nach den technischen Anforderungen auszuwählen und nicht nach Designwünschen. ln einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Montagesubstrat aus hochwärmeleitfähigem Aluminiumnitrid AIN. Mit Aluminiumnitrid sind die technischen Anforderungen der Bruchfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit bestens zu erfüllen.

Der Lampenschirm besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus rubinfarbenem Aluminiumoxid miteiner Chromoxiddotierung.

Bevorzugt bestehen alle oder einige der keramischen Teile der Lampe aus Aluminiumoxid, glashaltig oder rein, ohne oder mit Additiven, beispielsweise Cr203 als Additiv, mit einer Wärmeleitfähigkeit von 20 bis 40 W/m°K, oder Aluminiumnitrid mit einer Wärmeleitfähigkeit von 160 bis 200 W/m°K. In einer anderen Ausführungsform bestehen alle oder einige der keramischen Teile der Lampe aus einer durchsichtigen, transparenten, durchscheinenden oder transluzenten Keramik. Hierdurch ist das Design modebewusst anzupassen.

Bevorzugt sind die Anschlussdrähte durch den Hohlraum im Unterteil bis zum Montagesubstrat geführt und sind dort elektrisch mit dem Montagesubstrat oder direkt der LED verbunden.

Die Lampe ist bevorzugt eine Sockel-GU10 Lampe.

Die Erfindung betrifft auch ein Montagesubstrat für eine Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 15.

Eine Lampe mit auswechselbarem Montagesubstrat für die Lichtquelle wird vorgestellt. Dieses Montagesubstrat kann in Material (unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit) und Stärke variiert und an die abzuführende Wärmemenge der Lichtquelle angepasst werden. Mit Hilfe einer Verschraubung, Verklebung, Bajonettverschlusses oder ähnliches wird das Montagesubstrat mit den Teilen des restlichen Lampenkörpers mechanisch und/oder chemisch (Verkleben, Aktivlöten, Glaslöten, Metallisieren und Löten) verbunden. Dieses Montagesubstrat kann auch aus anderem Material (andere Keramik, Metall etc.) als die anderen (sichtbaren) Lampenteile bestehen und auch andersfarbig sein, weil beispielsweise Aluminiumoxid durch Dotierungen stark gefärbt werden kann, das wegen seiner guten Wärmeleitfähigkeit als Montagesubstrat attraktive aber graue Aluminiumnitrid hingegen nicht. Im Inneren der Lampe ist es aber nicht sichtbar und muss nur seinen technischen Zweck erfüllen.

Das Substrat selber kann hergestellt werden durch die bekannten Verfahren der Formgebung wie Trockenpressen, Spritzgießen im Falle von Keramik, durch Aufschmelzen von Glas auf Metall im Falle eines emaillierten Metalls, Spritzgiessen im Falle von Kunststoff usw.

Nachfolgend wird anhand Figur 1 eine erfindungsgemäße Lampe beschrieben. Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Keramiksubstrat 4.

Eine erfindungsgemäße Sockel-GU10 Lampe besteht aus einem Unterteil 1 mit Stromzuführung 2, Lampenschirm 3 und aufklebbarem Montagesubstrat 4. Das Montagesubstrat 4 ist in diesem Beispiel eine Montagescheibe für die LED und besteht aus unattraktivem grauem hochwärmeleitfähigem AIN, der Lampenschirm 3 aus rubinfarbenem Aluminiumoxid mit Chromoxiddotierung. Das Montagesubstrat 4 ist nicht sichtbar. Der Lampenkörper bzw. Lampenschirm 3 wird mit einer Glasscheibe (nicht gezeigt) am oberen Ende des Lampenschirms 3 abgeschlossen. Auf der Oberfläche des Keramiksubstrats 4 sind bevorzugt versinterte Metallisierungsbereiche 15 zum Anlöten der oder die LED/LED ^' s angeordnet. Bevorzugt sind im Montagesubstrat Durchführungen 16 oder Steckerelemente für die elektrischen Anschlussdrähte angeordnet. Diese Anschlussdrähte werden mit den Metallisierungsbereichen 15 elektrisch leitend verbunden. Auf dem Montagesubstrat 4 können beliebig viele Metallisierungsbereiche 15 angeordnet sein. Das Montagesubstrat 4 weist einen radialen Einzug 13 an der zum Metallisierungsbereich 15 gewandten Umfangsfläche zur besseren Fixierung auf.

Erfindungsgemäß ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Lampe modulartig aus drei keramischen Teilen gebildet, nämlich aus einem Unterteil 1 mit einer Stromzuführung 2, einem Montagesubstrat 4 bzw. Montagescheibe und einem Lampenschirm 3. Durch die Stromzuführung 2 werden zum Beispiel elektrische Anschlussdrähte (nicht gezeigt in der Figur) in das Unterteil 1 geführt und innerhalb des Unterteils 1 bis zum Montagesubstrat 4. Das Montagesubstrat 4 besteht aus einer Keramik mit bevorzugt einer hohen Wärmeableitung. Auf dem Montagesubstrat 4 werden eine Lichtquelle oder auch mehrere Lichtquellen befestigt. Als Lichtquellen werden bevorzugt LED verwendet. Der Lampenschirm 3 besteht ebenfalls bevorzugt aus einer Keramik mit Kühlrippen 5 auf seiner Außenfläche. Die Kühlrippen 5 erstrecken sich in Längsrichtung des Lampenschirms 3.

In dieser Beschreibung ist für das Montagesubstrat 4 eine Montagescheibe gezeigt. Montagesubstrat ist der allgemeinere Begriff, da das Montagesubstrat nur bevorzugt eine Montagescheibe ist. Das Montagesubstrat kann auch nicht scheibenförmig ausgebildet sein. Ansonsten beschreiben beide Begriffe den gleichen Gegenstand.

Zur besseren Befestigung des Lampenschirms 3 auf dem Unterteil 1 weist dieser auf seiner Innenfläche einen Absatz 8 auf, mit welchem der Lampenschirm 3 auf einem entsprechenden Absatz oder Einzug 13 auf dem Montagesubstrat 4 aufsitzt. Das untere Ende des Lampenschirms 3 umgreift dabei das Montagesubstrat 4 und das obere Ende 12 des Unterteils 1. Das Montagesubstrat 4 ist so zwischen dem Lampenschirm 3 und dem Unterteil 1 angeordnet, dass es von außen nicht sichtbar ist. Das obere, der Montagescheibe 4 abgewandte Ende des Lampenschirms 3 weist einen inneren Absatz 6 zur Aufnahme einer Glasscheibe auf. Bevorzugt ist das Unterteil 1 zylinderförmig mit einem inneren Hohlraum 7 ausgebildet. Hierdurch wird Material eingespart. Die erfindungsgemäße Lampe besteht somit aus einem Unterteil 1 , einer Montagescheibe 4 und einem Lampenschirm 3, der die Lichtquelle, bevorzugt eine LED, umgibt. Auf dem Montagesubstrat 4 wird die Lichtquelle befestigt.

Der Lampenschirm 3, der die LED (Lichtquelle) umgibt, hat drei Funktionen. Er schützt die LED vor Beschädigungen und durch seine Farbgestaltung nimmt er Einfluss auf die Farbe des abgestrahlten Lichts. In der Hauptsache dient er aber als heat sink, also zur Wärmeableitung der durch die LED erzeugten Wärme an die Umgebungsluft. Zur Vergrößerung der Oberfläche kann der Lampenschirm auf seinem Umfang verteilt Gebilde aufweisen wie beispielsweise Kühlrippen 5, deren Querschnitte beliebige Formen haben können. Auch die Form des Lampenschirms 3 kann beliebig sein. Sie kann außer rund beispielsweise vieleckig, oval oder elliptisch sein.

Der Lampenschirm 3 kann mit dem Unterteil 1 verklebt oder anderweitig fest verbunden sein. Der Werkstoff der Lampe muss wärmebeständig sein. Ein besonders geeigneter Werkstoff für die Lampe ist ein keramischer Werkstoff mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminiumoxid, glashaltig oder rein, ohne oder mit Additiven, beispielsweise Cr203, mit einer Wärmeleitfähigkeit von 20 bis 40 W/m°K, oder Aluminiumnitrid mit einer Wärmeleitfähigkeit von 160 bis 200 W/m°K. Je nach vorgesehenem Beleuchtungseffekt kann der Werkstoff durchsichtig oder transparent durchscheinend, transluzent, sein. Die Bruchfestigkeit der keramischen Werkstoffe liegt bevorzugt zwischen 100 und 1000 MPa.

Die Grundfarbe des keramischen Werkstoffs ist weiß oder glasartig klar. Durch entsprechende, aus dem Stand der Technik bekannte Additive zum Keramikwerkstoff kann der keramische Werkstoff auch farbig sein. Durch Kombinationen von LEDs, die weißes oder farbiges Licht emittieren, mit entsprechendem keramischen Werkstoff können unterschiedliche Farbeffekte erzielt werden. Weiterhin kann der Schirm eine lichtdurchlässige Abdeckung der LED aufweisen, die klar oder farbig sein kann. Es sind folgende Farbzusammenstellungen möglich:

Das Licht der LED hat die Grundfarbe Weiß, der keramische Werkstoff ist weiß oder glasartig.

Das Licht der LED hat die Grundfarbe Weiß, der keramische Werkstoff ist farbig.

Das Licht der LED ist farbig, der keramische Werkstoff ist weiß oder glasartig.

Das Licht der LED ist farbig, der keramische Werkstoff ist farbig.

Das Licht der LED hat die Grundfarbe Weiß, der keramische Werkstoff ist weiß oder glasartig und die Abdeckung über der LED ist farblos.

Das Licht der LED hat die Grundfarbe Weiß, der keramische Werkstoff ist weiß oder glasartig und die Abdeckung über der LED ist farbig.

Das Licht der LED hat die Grundfarbe Weiß, der keramische Werkstoff ist farbig und die Abdeckung über der LED ist farblos. - Das Licht der LED ist farbig, der keramische Werkstoff ist weiß oder glasartig und die Abdeckung über der LED ist farblos.

Das Licht der LED ist farbig, der keramische Werkstoff ist farbig und die Abdeckung über der LED ist farblos.

Das Licht der LED ist farbig, der keramische Werkstoff ist farbig und die Abdeckung über der LED ist farbig.

Das Unterteil 1 kann auch als Stecker zur Herstellung von Steckverbindungen mit entsprechenden Steckdosen oder mit Gewinden zum Einschrauben in Halterungen oder, bei mit Anschlusspolen belegten Sockeln, in Lampenfassungen ausgestattet sein.

Der Lampenschirm 3 hat auf seinem Umfang gleichmäßig verteilt Kühlrippen 5, so dass der Umriss des Lampenschirms 3 an seiner Öffnung aussieht wie ein Zahnrad. Die Kühlrippen 5 sind, insbesondere bei Hochleistungs-LEDs, von Vorteil, um die entstehende Wärme an die Umgebungsluft abzuführen. Ihr Querschnitt kann auch jede andere mögliche Form annehmen wie beispielsweise halbrund oder halbelliptisch. Bei LEDs mit niedrigen Wärmeverlusten kann der Schirm auch glatt sein. Der Schirm kann ebenfalls unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise oval oder vieleckig.