用于LED灯的照明装置和LED灯的制作方法

本发明涉及一种用于led灯的照明装置以及led灯。

背景技术：

1、led灯、特别是led改型灯的照明装置通常包含作为发光体的发光二极管以及借助热传导对发光二极管进行冷却的导热气体。在此，在非常小的相对压力下提供导热气体。较高的压力可以使得散热能够得到改善，因为除了热传导之外，热对流也附加地起作用。然而，导热气体的压力有时受led灯的材料和/或玻璃外壳的几何形状限制。

2、公开文献ep 2 535 640 a1描述了一种led灯。

技术实现思路

1、从已知的现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种具有改善的散热的照明装置以及具有这种照明装置的led灯。

2、上述技术问题通过具有独立权利要求的特征的照明装置和led灯来解决。从从属权利要求、说明书、附图以及结合附图描述的实施例中得到有利的扩展方案。

3、对应地给出了一种用于led灯的照明装置，其包括用导热气体填充的玻璃灯泡以及布置在玻璃灯泡内的至少一个发光二极管。玻璃灯泡中的导热气体在室温下具有至少2.2bar、对应于2.2*105pa的压力。

4、此外，这里描述的led灯包括用导热气体填充的玻璃外壳和布置在玻璃外壳内的照明装置、优选前面描述的照明装置。玻璃外壳中的导热气体在室温下具有至少1bar(105pa)的压力。

5、在此并且在下面，玻璃外壳中的压力可以是存在于玻璃外壳和玻璃灯泡之间的间隙中的压力。

6、室温理解为至少10℃(283k)以及最高37℃(310k)、优选至少18℃(291k)以及最高25℃(298k)的温度。室温特别优选是20℃(293.15k)的测量参考温度。

7、导热气体理解为良好地导热的气体。导热气体特别是可以具有比空气高的热导率。例如，空气在0℃的温度下具有0.0262w/mk的热导率，并且在25℃的温度下具有0.024w/mk的热导率。导热气体可以在室温下、特别是在20℃下具有至少0.05w/mk、优选至少0.10w/mk、特别优选至少0.13w/mk的热导率。例如，导热气体可以具有氦或者可以是氦。氦可以在0℃的温度下具有0.1567w/mk的热导率，并且在25℃的温度下具有0.142w/mk的热导率。导热气体也可以具有氢或者可以是氢。氢气可以在0℃的温度下具有0.186w/mk的热导率，并且在25℃的温度下具有0.168w/mk的热导率。同样可以想到具有比空气更高的热导率的其它气体或者气体混合物。

8、led灯优选包括这里描述的照明装置。也就是说，也针对led灯描述针对照明装置所描述的所有特征，反之亦然。led灯例如可以是led改型灯或者灯具。

9、通过使用导热气体的高的压力，使得玻璃灯泡中的发光二极管能够进行改善的散热。特别是，导热气体的更高的压力可以使得玻璃灯泡内的对流增加。例如，压力为至少3bar(3*105pa)，优选至少4.5bar(4.5*105pa)。压力可以为最高10bar(106pa)，优选最高6.5bar(6.5*105pa)。压力特别地是玻璃灯泡内的绝对压力。特别是可以通过使用单独的玻璃灯泡来提供更高的压力，可以在led灯的玻璃外壳中设置单独的玻璃灯泡，用于进行定位。

10、玻璃灯泡优选构造为光束可透过的。在此并且在下面，当元件对于发光二极管发出的光束具有至少60％、优选至少70％、特别优选至少80％的透过率时，元件可以构造为“光束可透过的”。已经证明，辐射的光输出由于玻璃灯泡处的吸收而产生的可能的损失可以通过改善的散热来补偿。

11、玻璃灯泡优选是真空密封的。换句话说，可以将玻璃灯泡封闭和/或熔合，使得在没有外部设备、例如泵的情况下保持玻璃灯泡内的绝对压力。由此，玻璃灯泡可以包围密封或封闭的体积。特别是，玻璃灯泡构造为气体密封的。

12、玻璃外壳内的导热气体的压力优选比玻璃灯泡内的导热气体的压力小。例如，玻璃外壳中的压力比玻璃灯泡中的压力小至少0.5bar(0.5*106pa)、优选至少1bar(105pa)。优选玻璃外壳中的压力为1bar(105pa)。

13、根据照明装置的至少一个实施方式，玻璃灯泡包含吸气剂材料。吸气剂材料优选用于粘附(即所谓的“吸附(abgetterung)”)挥发性有机化合物(英语：volatile organiccompounds，voc)和/或挥发性含硫、含磷和/或含氯化合物。吸气剂材料可以以固体和/或气态的状态引入玻璃灯泡中。挥发性有机化合物和/或含硫、含磷和/或含氯化合物在下面也可能一般地称为“挥发性化合物”。

14、在封闭的玻璃灯泡中，在具有发光二极管的照明装置的情况下，可能严重地出现释出挥发性有机化合物的问题。这部分是由于照明装置的玻璃灯泡基于由于高的压力产生的较高的机械应力而被设计为例如比led灯的玻璃外壳小。与由于灯泡较小可以通过卤素化合物来吸附可能的蒸发的钨化合物的卤素灯技术类似，在用于具有发光二极管的照明装置的小的封闭的玻璃灯泡中，也可以产生挥发性有机化合物和/或挥发性含硫、含磷和/或含氯化合物的吸附。

15、挥发性有机化合物或者挥发性含硫、含磷和/或含氯化合物例如可能来自焊接过程的焊剂残留物或阻焊剂。此外，挥发性化合物可能是发光二极管、粘合剂和/或导热膏的聚合物的气体释出。此外，挥发性化合物可能来自可以安装至少一个发光二极管的电路板、特别是金属芯电路板。例如，挥发性化合物部分来自电路板的印刷电路板核心材料。特别是挥发性有机化合物可能包括氧、氮、氢和/或碳。

16、在玻璃灯泡中，存在的挥发性有机化合物可能沉淀在玻璃灯泡的材料上，并且导致那里变色。这作为术语玻璃灯泡的“雾化”(英语：“fogging”)而已知，并且可能导致高达10％的光通量损失。可能更严重的是挥发性有机化合物到发光二极管的可能存在的硅树脂外壳中的扩散。由此，硅树脂外壳中的碳氢化合物可能被破坏，并且硅树脂外壳可能颜色变暗。这可能导致超过50％的光通量损失。通常，这种光通量损失与附加的色度坐标位移(farbortverschiebung)相关联。这两种现象作为术语“lumen degradation(流明退化)”和“change color chromaticity(改变颜色色度)”已知。此外，含硫、含磷和/或含氯化合物可能导致可能在发光二极管的发光层下方存在的银镜的反射损失。

17、吸气剂材料优选至少部分作为气体引入玻璃灯泡中。例如，气态吸气剂材料是富氢和/或富氧化合物，其优选粘附挥发性含碳化合物并且例如对ch4或者co/co2作出反应。通过粘附，可以防止与硅树脂外壳发生反应和/或沉淀在玻璃灯泡上。特别是吸气剂材料可以包含氧气和/或硅烷、例如甲硅烷(sih4)。在此，由于气体灯泡内的高压，可以在最大浓度下在点火极限或者爆炸极限以下引入硅烷。例如可以以8vol.-％的硅烷来填充灯泡。特别是，气态的吸气剂材料的量可以直接与玻璃灯泡中的导热气体的压力成比例地增加。

18、替换地或者附加地，吸气剂材料可以至少部分作为固体材料引入玻璃灯泡中。例如纯金属、例如锆石zr、钽ta、钛ti、钯pd、钒v、铝al、铜cu、银ag、镁mg、镍ni、铁fe、钙ca、锶sr和钡ba或者纯金属的合金、例如zral、zrti、zrfe、zrni、zrpd和/或baal4也适合作为固体吸气剂材料。在此优选使用zral合金。此外，纯金属的氧化物和氢化物适合作为吸气剂材料。特别是，作为玻璃灯泡内的固体吸气剂材料，考虑金属氢氧化物、例如氢氧化镁或氢氧化铝。金属氢氧化物例如适合用于吸附玻璃灯泡的封闭体积中的挥发性碳化合物。

19、优选施加固体吸气剂材料，使得其具有大的反应表面，例如作为涂层和/或作为烧结材料。替换地或者附加地，吸气剂材料可以作为块状金属、例如以金属丝形式引入玻璃灯泡中。

20、在此，固体吸气剂材料可以通过附加地引入的气态吸气剂来优化其吸气剂行为。例如吸气剂材料可以在泵出过程和炉子中的烧制(退火)之后激活。由此，例如可以形成金属吸气剂材料的活性氧化物。

21、优选玻璃灯泡利用石英玻璃和/或硬化玻璃形成或者由这些材料中的至少一种制成。在此并且在下面，在制造公差的范围内解释术语“制成”；也就是说，玻璃灯泡可能具有与制造有关的杂质。例如，玻璃灯泡包含至少99％的二氧化硅。通过使用石英玻璃或者硬化玻璃，可以提供可以利用高达30bar(30*105pa)的气体压力填充的玻璃灯泡。此外，石英玻璃和/或硬化玻璃具有如下优点：其对温度变化极其不敏感，并且还具有非常好的光特性。作为硬化玻璃，例如考虑杜兰玻璃、铝硅酸盐玻璃和/或硼硅玻璃。特别是也在卤素灯结构中使用的玻璃适合作为硬化玻璃。玻璃灯泡可以按照卤素灯的玻璃灯泡的方式构成。led灯的外部玻璃外壳优选包括特别是不以高的气体压力填充的软玻璃(直至大约最大1bar)。此外，在所提到的玻璃的情况下，100k的温度冲击可能就导致玻璃破裂或者裂开。与此相反，石英玻璃和硬化玻璃也可以暴露于例如高达1000k的较高的温度冲击中，而不产生破裂或者裂开。

22、led灯的玻璃外壳优选利用软玻璃、特别是钠钙玻璃形成或者由其制成。软玻璃的特点是其低制造成本和容易加工。

23、根据至少一个实施方式，玻璃灯泡利用磨砂玻璃形成或者由磨砂玻璃制成。特别是玻璃灯泡可以利用磨砂石英玻璃和/或磨砂硬化玻璃形成。玻璃灯泡的磨毛产生磨砂玻璃的效果。例如，通过磨毛，照明装置的外观得到改善，因为通过磨毛，布置在玻璃灯泡中的发光二极管和例如作为驱动器电子设备的部分的可能的电子设备部件不再能够直接看到或者从外部不再可见。此外，通过使用磨毛，全向光分布可以得到改善。附加地，通过磨毛，可以增大光射出角度，这产生更好的光分布。

24、根据照明装置的一个优选实施方式，导热气体包含氦或者在制造公差的范围内由氦构成。导热气体例如可以包含氢气和氦气的混合物。氦的特点是其良好的导热特性。

25、根据至少一个实施方式，照明装置包括电路板，至少一个发光二极管、优选多个发光二极管布置在电路板上。发光二极管可以包括至少一个发光二极管芯片。电路板与至少一个发光二极管一起布置在玻璃灯泡内。电路板可以是金属芯电路板和/或印刷电路板。替换地，电路板可以是薄的载体、例如铝箔。例如电路板构造为反射性的。在此并且在下面，当元件对于发光二极管发出的光束具有至少60％、优选至少70％、特别优选至少80％的反射率时，元件可以构造为“反射性的”。

26、优选该电路板和/或印刷电路板是双面或者双侧装配的。由此，能够实现不同空间方向上、特别是向前和向后的辐射，由此可以实现更均匀的照明。在此并且在下面，当不仅电路板或者印刷电路板的正面、而且背面具有发光二极管芯片和可能的电子设备部件时，可以存在双面或者双侧装配。

27、为了提供双面装配的电路板或者印刷电路板，两个电路板或者两个印刷电路板可以分别在一面装配(即仅在其各自的正面或者在其各自的背面)，随后在其未装配的空闲的表面将两个电路板或者两个印刷电路板连接。连接例如使用粘合连接装置、例如粘合剂或者胶粘剂来进行。例如被配置为用于吸附挥发性化合物的所谓的吸气剂胶粘剂(getter-kitt)适合作为用于粘合过程的粘合剂和/或胶粘剂。然后，例如可以借助焊线连接或者使用印刷技术、优选等离子体或喷墨印刷方法，将连接的两个电路板或者印刷电路板在其边缘处以导电的方式彼此连接。替换地或者附加地，柔性电路板可以围绕金属芯弯曲180°，以获得向前和向后的辐射。

28、替换地或者附加地，发光二极管可以包含布置在印刷电路板和/或基板上的至少一个发光二极管芯片。发光二极管芯片特别是可以直接安装在印刷电路板和/或基板上(所谓的板上芯片(chip-on-board)发光二极管)。基板可以包含玻璃、例如石英玻璃(sio2)和/或蓝宝石(al2o3)或者由这些材料中的一种制成。

29、发光二极管可以附加地包含驱动器电子设备，用于对至少一个发光二极管芯片进行电气控制。驱动器电子设备可以包含电子设备部件、例如整流器、限流器、电阻、电容器、晶体管和/或集成电路。优选驱动器电子设备被配置为用于减少特别是100hz的频率下的发光二极管的闪烁。由此，例如可以满足标准din en 12464-1，按照该标准，应当减少人眼能够分辨的特别是低频下的光闪烁。

30、发光二极管芯片和驱动器电子设备的可能存在的电子设备部件可以相应地借助电路板或者印刷电路板的导体迹线彼此电连接。可以借助印刷技术在电路板、印刷电路板或者在需要时在基板上施加导体迹线。例如3d印刷技术和/或丝网印刷技术适合作为印刷技术。在陶瓷或者玻璃基板的情况下，优选使用等离子体或喷墨方法。替换地或者附加地，发光二极管芯片和驱动器电子设备的可能存在的电子设备部件可以相应地借助焊线彼此连接。

31、发光二极管芯片、驱动器电子设备和导体迹线可以共同嵌入灌封、例如具有转换材料的灌封中。例如，驱动器电子设备包含电子整流器，借助电子整流器可以将交流电压、特别是230v ac的电网电压转换为平滑的直流电压。电子整流器例如可以包含至少一个桥式整流器和/或至少一个限流器、例如电阻。此外，电子整流器可以具有附加的电子设备部件。此外，为了直接与230v ac电网电压直接电连接，发光二极管芯片可以彼此串联接线。

32、替换地或者附加地，照明装置可以具有与发光二极管分离地布置的驱动器电子设备。然后，例如可以将驱动器电子设备单独嵌入灌封、特别是硅树脂灌封中。由此可以防止挥发性化合物、特别是挥发性有机化合物通过驱动器电子设备释出。

33、根据至少一个实施方式，照明装置包括m个电路板，其中，m≥2，优选m≥3。也就是说，照明装置包括多个电路板。在每一个电路板上布置至少一个发光二极管、优选多个发光二极管。特别是在m≥3的情况下，可以将电路板布置在(假想的)具有对称或者等边的m边底面的直棱柱的侧面上。对称或者等边的m边的底面可以具有m折的旋转轴。通过所描述的电路板的布置，可以利用发光二极管覆盖大的空间角度。此外，通过布置在棱柱的假想的侧面上，产生由电路板包围的空腔，该空腔通过空腔中的对流改善发光二极管的散热。在此，m个侧面可以由多折弯曲的单个电路板形成。为此，电路板可以构造为柔性的。

34、例如，照明装置包括5个电路板。在这种情况下，将电路板布置在具有五边形的底面的直棱柱的侧面上。然后，在制造公差的范围内，电路板围成108°的角度。

35、根据照明装置的至少一个实施方式，至少一个发光二极管是体发射体(volumenemitter)。特别是，体发射体的特点是，发光二极管向所有空间方向发光。换句话说，体发射体以整个4π空间角度发光。与面发射体不同，体发射体可以具有与朗伯(lambert'schen)辐射特性不同的辐射特性。体发射的发光二极管可以包括在光束透射基底、例如蓝宝石基底或玻璃基底上生长的半导体层序列，其中，基底在生长之后未完全从半导体层去除。体发射的发光二极管例如可以是板上芯片发光二极管。

36、根据照明装置的至少一个实施方式，至少一个发光二极管至少部分地嵌入转换材料、特别是波长转换材料中。优选照明装置包含多个发光二极管，其全部嵌入转换材料中。

37、借助波长转换材料，可以将发光二极管发出的光束转换为具有不同的、优选更大的波长的光束。例如，发光二极管发出蓝光，借助转换材料将蓝光转换为白光。

38、转换材料可以以散射颗粒的形式引入灌封中。灌封例如可以是硅树脂灌封、聚氨酯灌封和/或环氧树脂灌封。灌封可以被配置为用于保护至少一个发光二极管免受外部影响。此外，灌封可以包含其它散射颗粒，发光二极管发出的光束的一部分在不进行波长转换的情况下在这些散射颗粒上散射。替换地或者附加地，转换材料可以作为荧光层、特别是陶瓷荧光层施加在发光二极管的光束出射面上。

39、根据照明装置的至少一个实施方式，照明装置包括至少一个电连接端。电连接端用于与至少一个发光二极管进行电接触。电连接端穿透玻璃灯泡。换句话说，电连接端从玻璃灯泡的内部向外延伸通过玻璃灯泡。电连接端的外部连接区域可以随意接近和/或可以从外部进行电接触。连接端可以与发光二极管进行电接触。例如，至少一个发光二极管、优选多个发光二极管具有一个电接触区域。然后，连接端可以通过焊接与该接触区域连接。

40、可以借助至少一个连接端来安装照明装置。例如，连接端可以形成插接连接的插头。然后，可以将照明装置插入保持装置(halterung)中。至少一个连接端可以是所谓的平头底座(stiftsockel)的一部分。例如，照明装置包含两个连接端，其形成g4和/或g9平头底座。特别是在g4和/或g9平头底座的情况下，照明装置的发光二极管可以构造为板上芯片发光二极管。然后，可以将发光二极管的发光二极管芯片直接安装在印刷电路板和/或基板上。此外，可以将发光二极管芯片与驱动器电子设备和可能存在的印刷电路板共同浇铸在灌封中。灌封例如是其中引入了转换材料的硅树脂灌封。

41、连接端可以与玻璃灯泡熔接或焊接在一起。特别是可以进行熔接，使得玻璃灯泡仍然是真空密封的。例如，在玻璃灯泡和至少一个连接端之间，特别是在连接端的熔接区域中，安装钼箔和/或钼丝，以使熔接变得容易。钼箔或者钼丝利用钼形成或者由钼制成。此外，钼箔或者钼丝可以例如以涂层的形式包含吸气剂材料。优选在石英玻璃玻璃灯泡的情况下使用钼箔，而在硬化玻璃玻璃灯泡的情况下使用钼丝。此外，可以在玻璃灯泡和连接端之间安装过渡玻璃。此外，连接端和/或可能存在的用于电路板的夹持线可以由吸气剂材料制成或者用吸气剂材料进行涂覆。例如上面提到的固体吸气剂材料适合于此。

42、根据至少一个实施方式，照明装置还包括玻璃载体，至少一个发光二极管布置在该玻璃载体上。发光二极管特别是布置在玻璃载体和玻璃灯泡之间。换句话说，发光二极管的背离玻璃载体的一侧面对玻璃灯泡，反之亦然。玻璃载体例如可以是玻璃灯泡的内灯泡。玻璃载体优选构造为光束可透过的。

43、根据至少一个实施方式，玻璃载体具有管的形状。由此，玻璃载体可以具有外侧面和内侧面。然后，将至少一个发光二极管布置在玻璃载体的外侧面上。特别是，玻璃载体具有圆柱形的圆管的形状，其中，玻璃载体的内部空间是空心的。玻璃载体可以在其端部侧是开放的。由此，同样可以利用导热气体填充玻璃载体的内部空间。由此，使得能够在玻璃载体内部进行附加的对流，并且发光二极管的冷却由此得到改善。替换地或者附加地，玻璃灯泡可以构造为圆柱形的。但是玻璃灯泡也可以构造为椭圆形或者球形的。

44、可以将发光二极管布置在玻璃载体上，使得发光二极管的侧表面被玻璃载体覆盖和/或遮盖。侧表面可以是发光二极管的侧面。

45、根据至少一个实施方式，照明装置包括多个发光二极管，该多个发光二极管布置在玻璃灯泡内。发光二极管形成led灯丝。特别是，照明装置可以包括多个led灯丝。led灯丝(也称为led发光件)可以是包含特别是串联连接的多个发光二极管的线状的结构元件。此外，led灯丝可以包含荧光层。利用led灯丝作为发光体，例如可以模拟传统白炽灯的白炽灯丝的外观。如果照明装置具有多个led灯丝，则可以将这些led灯丝彼此电连接。然后，例如将led灯丝串联连接。

46、根据照明装置的至少一个实施方式，照明装置包括多个led灯丝。led灯丝以规则地间隔开的方式布置在玻璃载体的外侧面上。每个led灯丝的主延伸方向沿着玻璃载体的延伸方向延伸。在此，玻璃载体的延伸方向特别是沿着外侧面从玻璃载体的一个端侧延伸到另一个端侧。在此并且在下面，当具有led灯丝的玻璃载体沿着玻璃载体的延伸方向具有n折旋转轴时，数量n个led灯丝可以“以规则地间隔开的方式”布置在侧面上，其中，n≥2。