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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit mindestens einem Kühlkörper zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle, ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlkörpers der Leuchtvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen der Leuchtvorrichtung.
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Bei LED-Lampen ist häufig eine LED-Platine mit LEDs bestückt, wobei die LEDs über eine passende Treiberelektronik betrieben werden. Eine auf der LED-Platine und der Treiberelektronik anfallenden Verlustleistung wird über einen Kühlkörper an die Umgebungsluft abgegeben. Dabei werden hauptsächlich Kühlkörper aus Aluminiumdruckguss oder auch sog. ”Staged-Fin”-Kühlkörper, bei denen mehrere Einzelbleche durch Verbindungstechnologien wie Einpressen, Verkleben oder Verlöten zu einem Gesamtkühlkörper zusammengesetzt werden, verwendet. Der Kühlkörper umschließt in der Regel das Treibergehäuse, welches wiederum die Treiberelektronik von der Umgebung abkapselt. Die LED-Platine mit den darauf befindlichen LEDs wird durch Schraub- oder Klebeverbindungen mechanisch an dem Kühlkörper befestigt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfach und preiswert herstellbare Möglichkeit zur Kühlung einer Leuchtvorrichtung bereitzustellen, welche zudem ein geringes Gewicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung mit mindestens einem Kühlkörper zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle, wobei der mindestens eine Kühlkörper mindestens ein zumindest gebogenes Blechteil ('Biegeblechteil'), aufweist. In anderen Worten weist die Vorrichtung mindestens ein Blechteil auf, das zumindest mittels mindestens eines Biegevorgangs ausgeformt worden ist. Durch die Verwendung des mindestens einen Blechteils wird ein besonders leichter Kühlkörper erlangt. Durch die Verwendung des mindestens einen Blechteils kann ferner ein besonders einfacher und preiswerter Herstellungsprozess, nämlich der Biegeprozess, zur Herstellung des Kühlkörpers verwendet werden. Dabei kann ein vorgeformtes (z. B. vorab ausgestanztes) Blech-Halbzeug verwendet werden, so dass nur noch der Biegeprozess durchgeführt zu werden braucht.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass er Kühlkörper mindestens ein gestanztes und gebogenes Blechteil ('Stanz/Biege-Blechteil') aufweist. In anderen Worten weist die Vorrichtung mindestens ein Blechteil auf, das mittels mindestens eines Trennverfahrens, insbesondere Stanzverfahrens, und mittels mindestens eines Biegevorgangs ausgeformt worden ist. Das Stanz/Biege-Blechteil kann aus einem einfachen, nicht oder nur unwesentlich bearbeiteten, Blech hergestellt werden, was eine Herstellung vereinfacht. Der Stanzprozess und der Biegeprozess können in einem gemeinsamen Bearbeitungsablauf integriert sein.
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Die mindestens eine Lichtquelle kann jede beliebige Lichtquelle umfassen. Insbesondere kann die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle umfassen, z. B. mindestens eine Laserdiode oder mindestens eine Leuchtdiode (LED). Die mindestens eine Leuchtdiode kann als eine oder mehrere Einzel-LEDs (einzeln gehäuste LEDs) oder als eine oder mehrere auf einem gemeinsamen Substrat (z. B. 'Submount') vorhandene Gruppe von LEDs oder LED-Chips (LED-Cluster) vorliegen. Die LEDs oder LED-Chips können jeweils einfarbig oder mehrfarbig, z. B. weiß, abstrahlen. So mag ein LED-Cluster mehrere Einzel-LEDs oder LED-Chips aufweisen, welche zusammen ein weißes Mischlicht ergeben können, z. B. in 'kaltweiß' oder 'warmweiß'. Die Einzel-Chips und/oder die LED-Cluster können mit geeigneten Optiken zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. Fresnel-Linsen, Kollimatoren, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs) einsetzbar. Das Trägersubstrat kann dann als eine LED-Platine ausgebildet sein.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine Kühlkörper aus einem oder mehreren gebogenen Blechteilen aufgebaut ist. In anderen Worten besteht der Kühlkörper im Wesentlichen nur oder vollständig aus einem oder mehreren zumindest gebogenen Blechteilen und z. B. nicht aus gegossenen Teilen. Dadurch kann der Kühlkörper im Wesentlichen vollständig leichtgewichtig sein und mit einfachen Mitteln hergestellt werden. Das eine Blechteil oder die mehreren Blechteile können auch Stanz/Biege-Blechteile sein.
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Das Blech besteht vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material (Wärmeleitfähigkeit von mindestens 15 W/(m·K)), z. B. aus Stahl. Zur Verbesserung einer Wärmeableitung kann ein thermisch höher leitfähiger Werkstoff verwendet werden, z. B. mit oder aus Aluminium und/oder Kupfer. Die Materialwahl kann auch die notwendige Blechdicke zur Wärmespreizung im Kühlkörper beeinflussen.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das mindestens eine zumindest gebogene (z. B. gestanzt und gebogene) Blechteil abwechselnd umgebogene Segmente ('Kühlkörpersegmente') und Freisparungen aufweist. Die umgebogenen Kühlkörpersegmente können als, z. B. freistehende, 'Kühlrippen' dienen, während die Freisparungen einen allseitig ausreichenden Luftfluss an den umgebogenen Kühlkörpersegmenten ermöglichen. Die Kühlkörpersegmente können dabei auf der Aussen- wie auch auf der Innenseite von Frischluft umspült werden. Die sich ergebende Oberfläche der Kühlkörpersegmente kann ähnlich groß sein wie eine Oberfläche eines herkömmlichen Kühlkörpers mit Rippenstruktur, oder sogar grösser.
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Es ist eine besondere Ausgestaltung, dass der mindestens eine Kühlkörper eine rohrartige oder hülsenartige Grundform aufweist und in Umfangsrichtung abwechselnd umgebogene Kühlkörpersegmente und Freisparungen aufweist. Dabei kann aufgrund der Freisparungen Frischluft an den von dem Kühlkörper umgebenen Raum geführt werden.
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Es ist eine zur Erhöhung der Wärmeableitfähigkeit weitere Ausgestaltung, dass zumindest ein Teil der umgebogenen Kühlkörpersegmente jeweils mindestens eine umgebogene Kühllamelle aufweist. Die Kühllamellen können durch eine entsprechende Ausstanzung bereitgestellt werden, wodurch auch weniger Abfallmaterial bei einem Ausstanzen anfällt.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Kühlkörper eine Oberfläche aufweist, die zu einer Erhöhung der Wärmeabstrahlung führt. In anderen Worten kann es zu einer Erhöhung der Wärmeabstrahlung bevorzugt sein, dass die Oberfläche des mindestens einen Kühlkörpers zumindest bereichsweise oberflächenbehandelt ist. So kann die Oberfläche lackiert oder eloxiert sein, um eine gezielte Farbgebung des Kühlkörpers zu erreichen. Zur Erhöhung der Wärmeabstrahlung kann der mindestens eine Kühlköper auch einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, bei der die Oberfläche für eine Flächenvergrößerung aufgerauht wird.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass in den Kühlkörper ein Treibergehäuse eingesetzt ist
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die umgebogenen Kühlkörpersegmente jeweils ein freies Ende aufweisen, das an dem Treibergehäuse befestigt ist. Dadurch wird ein Aufbiegen der Kühlkörpersegmente verhindert. Das Befestigen kann beispielsweise durch ein Zusammengreifen eines an dem jeweiligen umgebogenen Kühlkörpersegment, insbesondere an dessen freien Ende, vorhandenen Eingriffselements mit einem an dem Treibergehäuse vorhandenen Eingriffsgegenelement (z. B. entsprechend geformten Nuten) bewerkstelligt werden. Die Kühlkörpersegmente können insbesondere an einem oberen Treibergehäuse (teil) gegen Aufbiegung gesichert sein, z. B. in Nuten.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Treibergehäuse. mindestens eine Kühlrippe aufweist, wobei die Kühlrippe zumindest teilweise in (einschließlich durch) eine jeweilige Freisparung ragt. Dadurch kann ohne wesentliche Behinderung der Luftzufuhr zu den Kühlkörpersegmenten eine Wärmeabfuhr von dem Treibergehäuse verbessert werden, wodurch wiederum eine Überhitzung des in dem Treibergehäuse befindlichen Treibers effektiver vermieden werden kann. Das Treibergehäuse kann vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung äquidistant angeordnete Kühlrippen aufweisen. Insbesondere sofern keine normbeschränkende Größe einzuhalten ist, z. B. bei einer Retrofitlampe, kann die Kühlrippe auch über die Freisparung hinausragen.
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Die mindestens eine Kühlrippe kann beispielsweise separat hergestellt und erst in einem folgenden Schritt an dem Treibergehäuse (z. B. einem hülsenförmigen Grundkörper) befestigt werden, z. B. verklebt, z. B. in eine Nut, insbesondere Längsnut, eingesetzt. Die Kühlrippe kann aus Kunststoff oder Metall bestehen.
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Alternativ kann die mindestens eine Kühlrippe aus Kunststoff bestehen und beispielsweise an dem Treibergehäuse angespritzt oder mit dieser einstückig hergestellt sein, z. B. mittels eines Spritzgussverfahrens. Der Kunststoff ist vorzugsweise ein wärmeleitfähiger Kunststoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 1 W/(m·K) bis etwas 10 W/(m·K).
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Das Treibergehäuse kann allgemein aus Metall und/oder Kunststoff bestehen.
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Das Treibergehäuse kann beispielsweise zweiteilig mit einem oberen und einer unteren Treibergehäuse ausgestaltet sein. Das obere Treibergehäuse und das untere Treibergehäuse können zusammensteckbar sein. Das obere Treibergehäuse und das untere Treibergehäuse können ferner beispielsweise durch eine Schnappverbindung mechanisch miteinander fixierbar sein.
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Zur weiter verbesserten Kühlung der Treiberelektronik kann diese vorteilhafterweise thermisch an das Treibergehäuse gekoppelt sein, um deren Abwärme effektiver zu dem Treibergehäuse zu transportieren. Dies kann beispielsweise durch einen einfachen Verguss der Treiberelektronik geschehen, z. B. mit einem thermisch vergleichsweise gut leitfähigen Vergussmaterial, wie einem Epoxydharz, Polyurethan und/oder einem silikonbasierten Material.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper einen Auflagebereich zur Auflage eines Trägersubstrats für die mindestens eine Lichtquelle aufweist, wobei die umgebogenen Kühlkörpersegmente von dem Auflagebereich abgehen.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der Auflagebereich des Kühlkörpers für eine thermische Isolation des Treibergehäuses von dem warmen Trägersubstrat von dem Treibergehäuse beabstandet ist. Dazu kann beispielsweise ein definierter Luftspalt zwischen dem Treibergehäuse und dem Kühlkörper vorgesehen sein. Dies kann z. B. durch eine Stufe, vorzugsweise aus Kunststoff, an dem Treibergehäuse umgesetzt sein, insbesondere an einer Kabeldurchführung von der Treiberelektronik zu dem Trägersubstrat.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Kolben aufweist, welcher mindestens ein Rastmittel (z. B. Schnapphaken oder Rastnase) aufweist, das rastend an dem Kühlkörper befestigt ist. Das Rastmittel kann insbesondere in eine jeweilige Freisparung des Kühlkörpers eingreifen und z. B. mit einem Auflagebereich des Kühlkörpers mit dem Trägersubstrat verrasten.
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Der Kolben ist vorzugsweise als ein Kunststoffkolben ausgestaltet, z. B. milchig-weiß als Diffusor oder auch transparent.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der Kolben das Trägersubstrat an dessen Rand auf den Kühlkörper drückt, z. B. vollständig umlaufend oder Punkt- oder sektorweise umlaufend verteilt. Dadurch wird, ggf. zusammen mit einem dazwischen liegenden thermischen Übergangsmaterial (”Thermal Interface Material”; TIM) eine gute thermische Anbindung gewährleistet.
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Der Kühlkörper kann allgemein einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Kühlkörper zweiteilig aus zwei gebogenen Blechteilen, insbesondere Stanz-Blechteilen, aufgebaut ist, wobei die zwei gebogenen Blechteile insbesondere zumindest mittels des Treibergehäuses und des Kolbens zusammengehalten werden können. Ein (mindestens) zweiteiliger Aufbau vereinfacht die Herstellung und den Zusammenbau.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlkörpers der Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- – Ausstanzen von sich radial erstreckenden Freihaltungen an einem Rand eines Blechs;
- – Hochbiegen der zwischen den Freihaltungen übrig gebliebenen Kühlkörpersegmente an einem zentralen Auflagebereich.
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Nach dem Ausstanzen kann das so erzeugte Blechhalbzeug einen zentralen Bereich aufweisen, welcher nach dem Biegevorgang zumindest teilweise einem Auflagebereich für das Trägersubstrat entsprechen wird. Der zentrale Bereich kann beispielsweise kreisförmig sein. Von dem zentralen Bereich gehen z. B. sich radial erstreckende, in Umfangsrichtung äquidistant beabstandete Kühlkörpersegmente ab, die z. B. eine im Wesentlichen stab-, streifen- oder balkenförmige Grundform aufweisen. Diese Kühlkörpersegmente werden nach ihrem Hochbiegen (vorzugsweise an ihrem Rand zu dem zentrale Bereich) zu den als Kühlelemente dienenden umgebogenen Kühlkörpersegmenten.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist: Umbiegen von Kühllamellen an den (übrig gebliebenen) Kühlkörpersegmenten. Dadurch wird die Wärmeabgabe an die Umgebung durch die Kühlkörpersegmente weiter verbessert.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- – Einführen eines Treibergehäuses in den Kühlkörper; und/oder
- – Befestigen eines Trägersubstrats auf dem Auflagebereich.
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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.
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1 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine Leuchtvorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
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2 zeigt die Leuchtvorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels in Seitenansicht;
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3 zeigt einen Kühlkörper und ein oberes Treibergehäuse der Leuchtvorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels in einem noch nicht zusammengesetzten Zustand;
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4 zeigt in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels;
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5 zeigt von schräg hinten ein oberes Treibergehäuse der Leuchtvorrichtung gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels ohne Kühlrippen;
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6 zeigt von schräg vorne das obere Treibergehäuse aus 5;
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7 zeigt von schräg hinten ein oberes Treibergehäuse gemäß einer weiteren Ausführungsform mit Kühlrippen;
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8 zeigt von schräg vorne das obere Treibergehäuse aus 7;
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9 zeigt die Leuchtvorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels als Schnittdarstellung in Seitenansicht;
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10 zeigt die Leuchtvorrichtung aus 9 in Draufsicht auf eine Schnittebene;
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11 zeigt einen detaillierteren ersten Ausschnitt aus der in 9 gezeigten Leuchtvorrichtung;
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12 zeigt einen detaillierteren zweiten Ausschnitt aus der in 9 gezeigten Leuchtvorrichtung;
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13 zeigt in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels; und
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14 zeigt die Leuchtvorrichtung gemäß des dritten Ausführungsbeispiels in Schrägansicht in einer teilweisen Explosionsdarstellung.
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1 zeigt eine Leuchtvorrichtung 1 in einer Explosionsdarstellung. Die Leuchtvorrichtung 1 weist im Einzelnen ein Trägersubstrat 2 in Form einer LED-Platine auf, welches vorderseitig von einem Kolben 3 überwölbt ist und mit seiner rückwärtigen Auflagefläche 4 flächig auf einem Kühlkörper 5 aufliegt. Die Leuchtvorrichtung 1 weist ferner ein zweiteiliges Treibergehäuse 6 auf, welches ein oberes Treibergehäuse 6a und ein unteres Treibergehäuse 6b aufweist. In dem Treibergehäuse 6 ist eine Treiberelektronik 7 zum Treiben von auf dem Trägersubstrat 2 vorderseitig angebrachten mehreren Lichtquellen (nicht sichtbar) eingerichtet. Auf das untere Treibergehäuse 6b ist ein Sockel 8, hier in Form eines Edisonsockels aufsetzbar, um die Leuchtvorrichtung 1 mit Strom zu versorgen. Die Leuchtvorrichtung 1 kann beispielsweise als eine LED-Retrofitglühlampe zum Ersatz einer herkömmlichen Glühlampe dienen.
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Die Form des Kolbens 3 ist die einer Kugelkalotte mit einem etwas mehr als halbkugelförmigen Körper. Der Kolben 3 ist zumindest teilweise lichtdurchlässig, um das von den LEDs abgestrahlte Licht nach außen abgeben zu können. Insbesondere ist der Kolben 3 aus einem milchig-weißen Kunststoffmaterial hergestellt. An seinem Rand weist der Kolben 3 vier nach hinten überstehende Schnapphaken 9 bzw. Rastnasen auf, um den Kolben 3 durch einen einfachen Rastvorgang befestigen zu können. In der gezeigten Ausführungsform werden die Schnapphaken 9 mit dem Kühlkörper 5 verrastet. Gleichzeitig weist der Rand des Kolbens 3 eine ringförmig umlaufende Stufe 10 auf, in welche das Trägersubstrat 2 einpassbar ist. Dadurch kann das Trägersubstrat 2 mittels des Kolbens 3 fixiert und zudem auf den Kühlkörper 5 gepresst werden.
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Das Trägersubstrat 2 weist eine kreisscheibenförmige Grundform auf, welche in die Stufe 10 des Kolbens 3 passt. An seiner (nicht sichtbaren) Vorderseite, welche von dem Kolben 3 überwölbt wird, befinden sich eine oder mehrere Leuchtdioden als die mindestens eine Lichtquelle. Zur Stromversorgung der Leuchtdioden befindet sich außermitting in dem Trägersubstrat 2 eine Leitungsdurchführungsöffnung 11 zur Durchführung einer oder mehrerer elektrischer Leitungen von der Treiberelektronik 7. Zur Wärmeableitung sitzt das Trägersubstrat 2 mit seiner rückwärtigen Auflagefläche 4 flächig auf einem entsprechenden Konktbereich oder Auflagebereich 12 des Kühlkörpers 5 auf. Dabei kann das Trägersubstrat 2 direkt auf dem Kühlkörper 5 aufliegen, insbesondere durch den Kolben 3 daran aufgedrückt; alternativ oder zusätzlich kann das Trägersubstrat 2 über ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Haftmittel (z. B. eine Wärmeleitpaste oder eine TIM (”Thermal Interface Material”)-Klebefolie, mit dem Kühlkörper 5 verbunden sein.
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Der Kühlkörper 5 weist in seinem Auflagebereich 12 ebenfalls eine Leitungsdurchführungsöffnung 13 auf, welche die Leitungsdurchführungsöffnung 11 überdeckt und auch eine Durchführung von elektrischen Versorgungs- und/oder Signalleitungen von der Treiberelektronik 7 zu den Leuchtdioden ermöglicht. Der Auflagebereich 12 ist kreisscheibenförmig ausgestaltet und weist einen etwas größeren Durchmesser auf als das Trägersubstrat 2. Von dem Rand des Auflagebereichs 12 gehen mehrere Kühlkörpersegmente 14 ab. Und zwar sind die Kühlkörpersegmente 14 in Umfangsrichtung äquidistant an dem Auflagebereich 12 angeordnet und etwas mehr als senkrecht an ihrem Ansatz zum Auflagebereich 12 hochgebogen. Die Kühlkörpersegmente 14 weisen eine streifen-, balkenförmige oder stabförmige Grundform auf. Die Kühlkörpersegmente 14 sind ferner an ihrem jeweiligen freien Ende 15 nach innen umgebogen. Insgesamt ergibt sich ein Kühlkörper 5 mit einer im Wesentlichen rohrförmigen oder hülsenförmigen Grundform, genauer gesagt einer leicht kegelstumpfartigen Grundform, welche einseitig durch den Auflagebereich 12 geschlossen ist und an ihrer gegenüberliegenden Seite im Bereich der freien Enden 15 eine Einführungsöffnung 16 aufweist. Seitlich bzw. mantelseitig wechseln sich die umgebogenen Kühlkörpersegmente 14 mit entsprechenden Freisparungen 17 ab. Die Freisparungen 17 können auch als Spalte zwischen den in Umfangsrichtung äquidistant angeordneten Kühlkörpersegmenten 14 angesehen werden. Der Kühlkörper 5 ist in dieser Ausführungsform einstückig durch ein Stanz/Biege-Verfahren aus einem Blechwerkstück hergestellt worden.
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Zur Herstellung des Kühlkörpers 5 kann beispielsweise ein im Wesentlichen kreisscheibenförmiges Blech oder ein kreisscheibenförmig ausgestanztes Blech verwendet werden, an dessen Rand zunächst die sich radial erstreckende Freisparungen 17 ausgestanzt werden. Dadurch ergibt sich ein gestanztes Blech mit dem kreisförmigen Auflagebereich 12 in der Mitte, von welchem die länglichen Kühlkörpersegmente 14 radial und in Umfangsrichtung äquidistant abgehen. In einem folgenden Schritt werden die Kühlkörpersegmente 14 an ihrem Ansatz mit dem Auflagebereich 12 nach oben gebogen. Auch werden die freien Enden 15 in die gleiche Richtung umgebogen. Ferner können, falls vorhanden, ein oder mehrere Bereiche der Kühlkörpersegmente 14 weiter nach außen umgebogen werden, um von den Kühlkörpersegmenten 14 abstehende Kühllamellen zu erhalten. Dabei ist die Reihenfolge der Bearbeitungsvorgänge nicht auf die genannte Abfolge beschränkt, sondern kann auch in einer anderen Reihenfolge oder auch zum Teil gleichzeitig durchgeführt werden.
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Das zur Herstellung des Kühlkörpers 5 verwendete Blech besteht vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Stahl. Für eine verstärkte Wärmeableitung von den Leuchtdioden kann auch ein anderes, besser leitfähiges, Material verwendet werden, wie Kupfer oder Aluminium.
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Zum weiteren Zusammenbau der Leuchtvorrichtung kann folgend das Treibergehäuse 6 durch die Einführungsöffnung 16 in den Kühlkörper 5 eingeschoben werden. Dazu sind zuvor das obere Treibergehäuse 6a und das untere Treibergehäuse 6b zusammengeführt worden, wobei sich in dem Treibergehäuse 6 dann die Treiberelektronik 7 befindet. Die Treiberelektronik 7 kann für eine verbesserte Wärmeableitung zu dem Treibergehäuse 6 und/oder zum mechanischen Schutz in dem Treibergehäuse 6 gesichert sein, z. B. durch ein Vergussmaterial. Alternativ oder zusätzlich kann die Treiberelektronik 7 auch durch eine Wärmeübergangspaste, Wärmeübergangspads usw. an dem Treibergehäuse 6 befestigt sein. Das obere Treibergehäuse 6a und das untere Treibergehäuse 6b sind zur einfachen Montage miteinander vorzugsweise durch eine Schnappverbindung mechanisch fixiert.
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2 zeigt in Seitenansicht die Leuchtvorrichtung 1 in einem zusammengesetzten Zustand. Die Leuchtvorrichtung 1 ist insbesondere zum Ersatz einer herkömmlichen Glühlampe, d. h., für eine Verwendung als eine LED-Glühlampenretrofitlampe, geeignet.
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3 zeigt den Kühlkörper 5 und das obere Treibergehäuse 6a in einem noch nicht montierten Zustand. Zur Montage wird das obere Treibergehäuse 6a in Pfeilrichtung in den Kühlkörper 5 eingeschoben.
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Das obere Treibergehäuse 6a weist auf der Höhe, auf welcher es den nach innen gebogenen freien. Enden 15 des Kühlkörpers 5 gegenüber liegt, einen umlaufenden Ring oder Rand 18 auf, welcher in Umfangsrichtung äquidistant angeordnete Aussparungen oder Nuten 19 aufweist. Diese Nuten 19 sind so ausgebildet, dass komplementär ausgeformte Spitzen 20 der freien Enden 15 der jeweiligen Kühlkörpersegmente 14 in die jeweiligen Nuten 19 eingeführt werden können. Zu jedem Kühlkörpersegment 14 existiert somit eine passende Nut 19. Die Spitzen 20 sind ”T”-förmig ausgeprägt, und zwar mit dem Querbalken des ”T” am äußersten Ende. Bei einem Einsetzen des Treibergehäuses 6 greifen die Spitzen 20 in die Nuten 19 dergestalt ein, dass die Kühlkörpersegmente 14 nicht mehr aufgebogen werden können, sondern fest an dem Treibergehäuse 6 gehalten werden. Ganz allgemein können die Kühlkörpersegmente 14 jeweils entsprechende Eingriffselemente aufweisen, welche mit entsprechenden Eingriffsgegenelementen des Treibergehäuses 6 im zusammengebauten Zustand des Kühlkörpers 5 und des Treibergehäuses 6 die Kühlkörpersegmente 14 an dem Treibergehäuse 6 fixieren.
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4 zeigt eine weitere Leuchtvorrichtung 21 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels in einer Darstellung ähnlich zu 2.
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Im Gegensatz zu der Leuchtvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Leuchtvorrichtung 21 ein unterschiedlich gestaltetes Treibergehäuse 22 auf, nämlich mit einem ähnlichen oder gleichen unteren Treibergehäuse 22b und einem oberen Treibergehäuse 22a, an dessen Umfangsfläche bzw. Mantelfläche 22c nun Kühlrippen 23 senkrecht abstehen. Diese Kühlrippen 23 ragen zumindest teilweise in und/oder durch die Freisparungen 17 des Kühlkörpers 5. Dadurch kann eine verbesserte Wärmeableitung von dem Treibergehäuse 22 und somit eine verbesserte Kühlung der Treiberelektronik erreicht werden.
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5 zeigt von schräg hinten das obere Treibergehäuse 22a ohne die Kühlrippen 23. 6 zeigt das obere Treibergehäuse 22a von schräg vorne, und zwar ebenfalls ohne die Kühlrippen 23.
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Dort, wo die Kühlrippen 23 an dem oberen Treibergehäuse 22a ansetzen sollen, befinden sich Längsnuten 24, die sich von einem oberen Rand 25 des oberen Treibergehäuses 22a bis zu dem umlaufenden Ring 18 in Längsrichtung des oberen Treibergehäuses 22a erstrecken. Diese Längsnuten 24 dienen der Aufnahme der Kühlrippen 23, z. B. durch ein senkrechtes Einsetzen und Verkleben der Kühlrippen 23 in den Längsnuten 24. Durch eine Oberseite 26 des oberen Treibergehäuses 22a führt eine rohrförmige oder hülsenförmige Kabeldurchführung 27, welche durch die Leitungsdurchführungsöffnungen 11 und 13, welche in 1 gezeigt sind, hindurchführbar ist. Die Kabeldurchführung 27 weist an ihrem Übergang zu der Oberseite 26 des oberen Treibergehäuses 6a eine radial verbreiterte Stufe 28 auf.
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7 zeigt von schräg hinten und 8 zeigt von schräg vorne ein oberes Treibergehäuse 32a gemäß einer weiteren Ausführungsform mit den Kühlrippen 23. Die Kühlrippen 23 werden nun nicht separat hergestellt und dann mit dem oberen Treibergehäuse verbunden, sondern sind einstückig mit dem Treibergehäuse 32a hergestellt, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens.
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Nun wird beispielhaft anhand des ersten Ausführungsbeispiels die Leuchtvorrichtung noch genauer beschrieben. Jedoch sind diese Ausführungsformen allgemeingültig, insbesondere auch für die anderen bereits gezeigten Ausführungsformen. Dazu ist zunächst in 9 die Leuchtvorrichtung 1 als Schnittdarstellung in Seitenansicht im zusammengesetzten Zustand gezeigt. Der üblicherweise mit der (hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht gezeigten) Treiberelektronik gefüllte Innenraum des Treibergehäuses 6 bzw. 6a, 6b ist über die Kabelzuführung 27 mit der Oberseite des Trägersubstrats 2 verbunden, so dass Leitungen von der Treiberelektronik zu den LEDs bzw. zu einer entsprechenden Leiterstruktur geführt werden können.
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10 zeigt die Leuchtvorrichtung 1 in Draufsicht auf eine Schnittebene A-A aus 9. Die Kühlkörpersegmente 14 sind in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet und mit ihren ”T”-förmigen Spitzen 20 ihrer freien Enden 15 der Kühlkörpersegmente 14 in die entsprechenden Nuten 19 des Rings 18 passend eingepasst. Durch die ”T”-förmige Ausgestaltung der Spitzen 20 und Nuten 19 kann sich ein Kühlkörpersegment 14 nicht mehr aufbiegen. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die ”T”-förmige Ausgestaltung beschränkt.
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11 zeigt den in 9 gezeigten Ausschnitt B der Leuchtvorrichtung 1 in einem Bereich der Kabeldurchführung 27. Das Trägersubstrat 2 für die Lichtquellen liegt über eine dünne TIM-Haftfolie 30 flächig auf dem Auflagebereich 12 des Kühlkörpers 5 auf. Durch die Stufe 28 der Kabeldurchführung 27, auf welcher der Kühlkörper 5 aufsitzt, wird ein Luftspalt 29 zwischen dem Kühlkörper 5 und dem Treibergehäuse 6 bzw. dem oberen Treibergehäuse 6a erzeugt, welcher eine Wärmeableitung der von den Leuchtdioden erzeugten Wärme auf das obere Treibergehäuse 6a unterdrückt. Dadurch wird eine Überhitzung der Treiberelektronik vermieden.
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12 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt C, wie er in 9 eingezeichnet ist, im Bereich des Schnapphakens 9 des Kolbens 3. Der Schnapphaken 9 wird durch die Freisparung 17 geführt und rastet an einer Unterseite des Auflagebereichs 12 des Kühlkörpers ein und befestigt so den Kolben 3 am Kühlkörper 5. Durch die in dem Rand des Kolbens 3 eingebrachte innere Stufe 10 wird gleichzeitig das Trägersubstrat 2 auf den Kühlkörper 5 gedrückt, um eine Wärmeübertragung von dem Trägersubstrat 2 auf den Kühlkörper 5 zu verbessern und einen Sitz des Trägersubstrats 2 zu verstärken.
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13 zeigt eine Leuchtvorrichtung 41 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels in einer zu 2 und 4 analogen Darstellung, wobei im Vergleich zu der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform nun die Kühlkörpersegmente 42 des Kühlkörpers 44 mit daran vorhandenen, radial nach außen gebogenen Kühllamellen 43 ausgerüstet sind. Dadurch erhöht sich die Wärmeableitfläche der Kühlkörpersegmente 42. Die Kühllamellen 43 können beispielsweise durch eine entsprechende Ausformung der Kühlkörpersegmente 14 und ein entsprechendes Umbiegen der Kühllamellen 43 hergestellt werden.
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14 zeigt von schräg unten die Leuchtvorrichtung 41 in einer teilweisen Explosionsdarstellung, bei welcher der Kühlkörper 44 von der Leuchtvorrichtung 41 getrennt gezeigt ist. Der Kühlkörper 44 ist zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Kühlkörperteile 44a und 44b entlang einer Längsebene der Leuchtvorrichtung 41 getrennt sind. Die freien Enden 45 der entsprechenden Kühlkörpersegmente 42 sind nun nicht mehr ”T”-förmig ausgebildet, sondern in Form von nach innen und unten gebogenen Laschen. Dadurch können die Kühlkörpersegmente 42 in eine entsprechende Aussparung an dem unteren Treibergehäuse 6b bzw. zwischen dem oberen Treibergehäuse 6a und unteren Treibergehäuse 6b, z. B. eine umlaufende Ringnut, eingesteckt werden. Im Bereich des Trägersubstrats 2 können die beiden Kühlkörperteile 44a, 44b beispielsweise durch den seitlichen Rand des Kolbens 3 oder, falls verwendet, durch die Schnapphaken 9 seitlich gehalten werden.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtvorrichtung
- 2
- Trägersubstrat
- 3
- Kolben
- 4
- Auflagefläche
- 5
- Kühlkörper
- 6
- Treibergehäuse
- 6a
- oberes Treibergehäuse
- 6b
- unteres Treibergehäuse
- 7
- Treiberelektronik
- 8
- Sockel
- 9
- Schnapphaken
- 10
- Stufe
- 11
- Leitungsdurchführungsöffnung
- 12
- Auflagebereich
- 13
- Leitungsdurchführungsöffnung
- 14
- Kühlkörpersegment
- 15
- freies Ende
- 16
- Einführungsöffnung
- 17
- Freisparung
- 18
- umlaufender Rand
- 19
- Nut
- 20
- Spitze
- 21
- Leuchtvorrichtung
- 22
- Treibergehäuse
- 22a
- oberes Treibergehäuse
- 22b
- unteres Treibergehäuse
- 22c
- Mantefläche
- 23
- Kühlrippe
- 24
- Längsnut
- 25
- oberer Rand
- 26
- Oberseite
- 27
- Kabeldurchführung
- 28
- Stufe
- 29
- Luftspalt
- 30
- TIM-Haftfolie
- 32a
- oberes Treibergehäuse
- 41
- Leuchtvorrichtung
- 42
- Kühlkörpersegment
- 43
- Kühllamelle
- 44
- Kühlkörper
- 44a
- Kühlkörperteil
- 44b
- Kühlkörperteil
- 45
- freies Ende
