DE102009060725A1

DE102009060725A1 - Kühlsystem für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung

Info

Publication number: DE102009060725A1
Application number: DE102009060725A
Authority: DE
Inventors: Song-Fa Chu
Original assignee: FA-LIAN TECHNOLOGY Co Ltd; LIAN TECHNOLOGY CO FA
Current assignee: HUA BO TECH (ZHUHAI) INDUSTRY CO., LTD., CN; HUA BO TECH (ZHUHAI) INDUSTRY CO., LTD., ZHUHA, CN
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: DE102009060725B4; DE102009060725B8

Abstract

Ein Kühlsystem fix die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung, bei der es eine Basiskonsole gibt. Auf der Basiskonsole werden Kühlstifte angebracht, die Luftströmungsfluren bilden. Das charakteristische Merkmal ist der mehreckförmiger Querschnitt des Kühlstiftes, dessen senkrechte Ecklinie gegenüber der Randlinie des oberen Randes der Basiskonsole steht und die benachbarten Oberflächen, die die senkrechte Ecklinie bilden, stehen gegenüber der Randlinie des oberen Randes der Basiskonsole und bilden die Schrägen.

Description

Die Kurzfassung
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Kühlsystem für die Hochleistungsstraßenbeleuchtung, bei der es eine Basiskonsole gibt. Auf der Basiskonsole befinden sich mehrere Kühlstifte und mehrere Luftströmungsfluren. In der Basiskonsole werden mehrere Wärmeableiter und mehrere Wärmeableitstäbe unterbracht, die mit LED verbunden sind und die charakteristische Merkmale haben: Der Querschnitt des Kühlstiftes ist karoförmig (oder in anderer mehreckigen Form). Die senkrechte Ecklinie des Kühlstiftes steht gegenüber der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole. Die zwei Oberflächen, die die senkrechte Ecklinie des Kühlstiftes bilden, stehen gegenüber der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole und bilden die Schräge. Die von LED erzeugte Wärme wird schnell über die Wärmeableitstäbe und die Wärmeableiter an die Kühlstifte übertragen und geht dann in die umgebende Luft ab. Die externe Luft kann mit Hilfe der Schräge des Kühlstiftes in den Luftströmungsflur eingeführt werden und streuen sich um die Kühlstifte, der rundrum 360° Kontakt mit der Luft haben können, wodurch die wärme schnellstens mit der Luft abgeht und der Kühleffekt bestens erreicht werden kann.
Repräsentative Fig.: 1
Technisches Gebiet
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Kühlsystem, das insbesondere geeignet für die Hochleistungsstraßenbeleuchtung ist. Ein Kühlsystem, im dem sich der Durchflusssatz der Luft erhöht. Die Möglichkeit des Kontaktes zwischen der Luft und dem Kühlsystem erhöht sich auch deswegen, so dass sich der Effekt des Kühlens verbessert.
Der Stand der Technik
Da die Leuchtdioden (LED) die Vorteile von hoher Helligkeit, geringerem Stromverbrauch und längerer Nutzungsdauer hat, werden sie sehr verbreitet in verschiedenen elektronischen Einrichtungen eingesetzt. In der letzten Zeit haben die LID die traditionellen Glühbirnen langsam verdrängt und erweitert sich die Anwendung in anderen Bereichen der Beleuchtung, wie z. B. unter anderen die Straßenbeleuchtung.
Die LED haben zwar die Sonderheit von Energiesparen, aber bei ihrem Einsatz in der Straßenbeleuchtung gibt es noch einige Punkten, die noch verbessert werden kann bzw. soll. Es sind insbesondere die Kühlprobleme wegen der Hochleistung der LID, die wie folgend zusammengefasst werden können:

1. Die LID erzeugt beim Aufleuchten der Leuchtelemente in kurzem Moment sehr hohe Hitze, die auch in kurzer Zeit schnellstens abgeleitet werden müssen, ansonst gibt es die Gefahr, dass die LED verbrannt werden.
2. Bei der herkömmlichen Straßenbeleuchtung sind die Gehäuse aus Metall, über das die vom Beleuchter erzeugte Hitze in die umgebende Luft abgeleitet wird. Aber der Raum, in dem der Beleuchter sich befindet, ist ein geschlossener Raum, in dem die Hitze sich ungünstigerweise staut. Dazu kommt noch, dass der Beleuchter keinen direkten Kontakt mit dem Gehäuse hat, so dass die Hitze schwer abgeleitet werden kann und somit der Effekt der Kühlung nicht optimal sein kann.
3. Bei der besseren traditionellen Ausführung der Kühleinrichtung wird dem Beleuchter rippenförmige Kühler hinzugefügt, damit die von LED erzeugte Hitze besser an die Luft abgegeben werden kann. Aber die Kühlrippen werden in der waagerechten Richtung reihenweise angeordnet, kann die Luft daher nur von beiden Seiten, jedoch durch die Verhinderung der Kühlrippen nicht von den anderen beiden Seiten in den Zwischenräumen der Kühlrippen strömen, wodurch der Wärmeaustausch nicht optimal funktionieren kann und somit auch der Effekt des Kühlens eingeschränkt wird.
4. wenn die Kühlrippen an der Außenseite der Beleuchter angebracht werden, erhöht sich auch der Kühleffekt. Aber solche Ausführung schadet dem Aussehen des Beleuchters. Also wird diese Konstruktion nur selten ausgeführt. Zusammenfassend kann das Kühlrippensystem sein Vorteil nicht vollständig ausgenutzt werden.
5. Aus Kostengrund werden die Gehäuse der obengenannten Straßenbeleuchtungen meistens aus Aluminium oder seine Legierung hergestellt. Aber die Hitzeübertragungsfähigkeit des Aluminiums ist weit nicht so gut wie die des Kupfers.

Die Aufgabe der Erfindung
Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein optimales Kühlsystem für LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung darzustellen, bei dem der optimale Kühleffekt in kurzer Zeit durch die Erhöhung des Luftdurchflusssatzes erreicht werden kann.
Gemäß dem obengenannten Zweck wird sich die vorliegende Erfindung aus folgenden Bauteilen zusammengesetzt. Es gibt eine Basiskonsole, auf der mehrere Kühlstifte angebracht werden, zwischen denen Luftströmungsfluren entstehen. Der Querschnitt des Kühlstiftes ist karo- oder dreieck- oder mehreckförmig. Die senkrechte Ecklinie des Kühlstiftes steht gegenüber der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole. Die zwei Oberflächen, die die senkrechte Ecklinie des Kühlstiftes gebildet haben, stehen gegenüber der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole und bilden die Schrägen.
Auf der Bodenseite der Basiskonsole gibt es Einsteckrinne, die sich in den Kühlstift erstreckt. Das Kühlsystem enthält mehr als ein Wärmeableiter und dementsprechenden Wärmeableitstäbe. Der Wärmeableiter ist ein stehendes U-förmiges Rohr, dessen beiden Ende sich jeweils in die Einsteckrinne steckt. Der Wärmeableitstab ist fest am Boden des Wärmeableiters angebracht und verbindet mehrere Wärmeableiter und der Wärmeableitstab steht auf einem Hitze erzeugenden Gegenstand (z. B. LED).
Gemäß der Konstruktion wird die von LED erzeugte Hitze schnellstens abgeleitet und die Nutzungsdauer der LED auch verlängert werden kann, indem die Hitze, sobald die LED aufleuchten, an die Wärmeableitstäbe geleitet wird, die die Hitze wiederum gleichmäßig auf die Wärmeableiter verteilen. Die Hitze wird weiter an die Wärmeableiter übertragen und schließlich über die sich auf der Basiskonsole befindenden Kühlstifte in die umgebende Luft abgegeben.
Gleichzeitig weil der Querschnitt des Kühlstiftes der vorliegenden Erfindung karoförmig ist, so dass die externe Luft durch die beliebig benachbarten Schrägen geführt wird und sich leicht durch die Luftströmungsfluren durchziehen können. Da der Kühlstift ein senkrecht stehender Stift ist, können die in die Luftströmungsfluren geströmte Luft um alle Kühlstifte herum fließen, wobei die Kühlstifte rundum 360° Kontakt mit der Kühlluft haben können, wodurch sich der Wärmeaustauschssatz zwischen den Kühlstiften und der Kühlluft erhöht und somit auch der Effekt der Kühlung schneller erreicht werden kann.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Damit der Zweck, Effekt und die charakteristischen Merkmale der Konstruktion der vorliegenden Erfindung noch detaillierter und anschaulicher verstanden werden kennen, wird die bessere bzw. vorteilhafte Ausführung der vorliegenden Erfindung mit der Hilfe der Figuren wie folgend erklärt:
Schauen Sie bitte zuerst die 1 und 2 an.
Die vorliegende Erfindung, das Kühlsystem für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung, besteht wesentlich aus einer Basiskonsole 10 und mehrere Sätze von Wärmeableitsteil 11, davon
Die Basiskonsole 10 wird aus hochleitfähigem Material (wie z. B. Aluminium, Kupfer oder dessen Legierung) angefertigt. Am Boden der Basiskonsole 10 wird ein Aufnahmeraum 100 vorgerichtet. Auf der oberen Seite der Basiskonsole 10 werden eine Menge vom Kühlstift 101 angebracht. Zwischen den benachbarten Kühlstiften 101 wird ein Luftströmungsflur 103 gebildet. Das charakteristische Merkmal davon ist, dass der Kühlstifte 101 senkrecht stehender Stift ist und karo- (oder dreieck- oder fünfeckförmiger-)Querschnitt hat. Die senkrechte Ecklinie 1010 des Kühlstiftes 101 steht gegenüber der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole 10. Die zwei Oberflächen, die die senkrechte Ecklinie 1010 des Kühlstiftes gebildet haben, stehen gegenüber der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole 10 und bilden die Schräge 1011. Auf der Bodenseite des Aufnahmeraums 100 gibt es Einsteckrinne 102, die sich in den Kühlstift 101 erstreckt.
Der Wärmeableitsteil 11 enthält mehrere Wärmeableiter und den entsprechenden Wärmeableitstäbe.
Der Wärmeableiter 110 besteht aus hohem wärmeleitfähigem Material (z. B. Kupfer oder seine Legierung) und ist ein senkrecht stehendes U-förmiges Rohr und wird im Aufnahmeraum 100 der Basiskonsole 10 unterbracht, dessen beide Ende sich jeweils in der Einsteckrinne 102 steckt. Im Wärmeableiter 110 wird ein bißchen Wasser ausgefüllt. An der Innenwand des Wärmeableiters 110 haftet eine Schichte haarfeine Konstruktion, die die vom U-förmigen Wärmeableiter 110 absorbierten Hitze gemäß dem Wärmerohrprinzip schnellstens an die Endteile überträgt und somit der Effekt einer schnellen Wärmeübertragung erreicht werden kann.
Je nach dem Bedarf kann der Wärmeableiters 110 auch langgerades Rohr sein. Der gleiche Effekt kann auch damit erreicht werden.
Der Wärmeableitstab 110 besteht aus hohem wärmeleitfähigem Material (z. B. Kupfer oder seine Legierung) und ist ein verlängerter Stab. Der Wärmeableitstab 111 wird fest am Boden des Wärmeableiters 110 angebracht und kann mehrere Wärmeableiter 110 anschließen. Der Wärmeableitstab 111 ist fest an einem Wärmeerzeuger (wie z. B. LED-Streifen) angebracht, so dass die Wärme aus dem Wärmeerzeuger schnellstens gleichmäßig an die Wärmeableiter 110 überträgt und schließlich in die Luft verstreut wird.
Schauen Sie bitte die 3 und die 4 und gleichzeitig dabei auch 1 und 2 an.
Die Figuren zeigen die vorliegende Erfindung, dass das Kühlsystem 1 für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung hauptsächlich ihre Anwendung in der Konstruktion der LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung 2 findet, die wesentlich aus einem Lampengehäuse 20 und einem Lampendeckel 22 sowie mehreren Lichtquelleelemente 21 besteht. Auf dem Lampengehäuse 20 gibt es Lüftungslöcher 200. Das Lampengehäuse 20 und der Lampendeckel 22 können zusammengebaut werden, wodurch ein Raum für die Unterbringung der Lichtquelleelemente 21 und das Kühlsystem 1 gebildet wird. Die Lichtquelleelemente 21 sind aus mehreren Hochleistungsleuchtdioden 210 zusammengesetzten, die durch Schraube oder Klebestoff auf einer aus hochwärmeleitfähigem Material (wie u. a. Kupfer oder seine Legierung) hergestellten langförmigen Bodenplatte 211 befestigt sind. Das Bodenplattenende 2100 der LED 210 geht durch die Rückseite der Bodenplatte 211 und wird darauf angebracht, wodurch ein Belichterstreifen gebildet wird. Die Lichtquelleelemente 21 sind an der Innenseite neben dem Lampendeckel 22 angebracht, so dass das von der LED 210 erzeugte Licht durch den Lampendeckel 22 nach unter für die Straßenbeleuchtung strahlen kann.
Bei der Ausführung können die in einer Linie stehenden Wärmeableiter 110 mit vorgegebenen Abstand auf dem Wärmeableitstab 111 gelötet werden, um den Wärmeableitsteil 11 zu konstruieren. Danach werden die Wärmeableitstäbe 111 mit Wärmeableitmittel 112 wie wärmeleitendem Klebstoff oder wärmeleitendem Silikon an der Rückseite der Bodenplatte 211 der Lichtquelleelemente 21 geklebt. Danach wird die Basiskonsole 10 des Kühlsystem 1 auf der Innenseite des Lampengehäuses 20 befestigt und dann wird das Endteil des Wärmeableiters 110 in die Einsteckrinne 102 eingesteckt. In dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung kann Wärmeableitmittel 113 wie wärmeleitendem Klebstoff oder wärmeleitendem Silikon zwischen dem Wärmeableiter 110 und der Einsteckrinne 102 aufgetragen werden, um die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Wärmeableiter 110 und der Basiskonsole 10 zu erhöhen. Schließlich werden Lampendeckel 22 und das Lampengehäuse 20 als eine LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung 2 zusammengebaut.
Nachdem die LBD-Straßenbeleuchtung eingeschaltet wird, kann die von den LID erzeugte Hitze indirekt über das Wärmeableitmittel 112 oder über den Kontakt zwischen Bodenplattenende 2100 der LED mit Wärmeableitstäben 111 direkten an die Wärmeableitstäbe 11 übertragen werden, und dann weiter gleichmäßig an die Wärmeableiter 110 geleitet werden. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der Wärmeableiter 110 wird die von LED 210 erzeugte Hitze schnellstens an die Kühlstifte 101 der Basiskonsole 10 übertragen.
Der Querschnitt des Kühlstiftes 101 ist karoförmig, so dass die über die Belüftungslöcher 200 des Lampengehäuses 20 in die LBD-Straßenbeleuchtung 2 eingezogene Luft leicht von den benachbarten Schrägen 1011 des Kühlstiftes 101 in die Luftströmungsfluren 103 geführt werden kann. Außerdem ist der Kühlstifte 101 ein senkrecht stehender Stift, so dass die in die Luftströmungsfluren 103 eingeführte Luft 360° rundum um Kühlstifte 101 strömen kann, wodurch der Wärmeaustauschssatz zwischen der Luft und den Kühlstiften 101 erhöht werden kann und besserer und schnellerer Kühleffekt erreicht werden kann.
Damit der Wärmeableitteils 11 besser an die richtige Position fixieren werden kann, können mehrere Verbindungsstifte 104 in den Aufnahmeraum 100 der Basiskonsole 10 des Kühlsystems 1 vorgerichtet werden. Am Ende des Verbindungsstifts 104 gibt es Befestigungsloch 1040 und am oberen Ende des Wärmeableitstabs 111 gibt es ebenfalls dem Befestigungsloch 1040 entsprechendes Befestigungsloch 1110. Des weiteren gibt es auf dem Wärmeableitstab 111 einen aus Metall angefertigten Positionierstreifen 114, der sich mit dem Wärmeableitstab 111 im Rechteck kreuzt.
Auf den vorgesehenen Stellen des Positionierstreifens 114 werden auch Befestigungslöcher 1140 vorgerichtet.
Bei der Ausführung kann das Befestigungselement 115, wie Schraube oder Niet, durch das jeweilige Befestigungsloch 1110 und 1140 des Wärmeableitstabs 111 bzw. Positionierstreifens 114 einschrauben bzw. stecken und dann weiter das Befestigungsloch 1040 des Verbindungsstiftes 104 und schließlich die Basiskonsole 10 und Wärmeableitsteil 11 verbinden, um das Lösen des Wärmeableiters 110 von der Einsteckrinne 102 zu vermeiden und somit der Effekt einer stabilen Positionierung erreicht werden kann.
Zusammenfassend können die Vorteile und die Nutzeffekte der vorliegenden Erfindung wie folgend dargestellt werden.

1. Der Querschnitt des Kühlstiftes der vorliegenden Erfindung ist karoförmig, so dass die externe Luft durch die beliebig benachbarten Schrägen geleitet werden kann und leicht durch die Luftströmungsfluren eingeführt werden kann. Da der Kühlstift ein senkrecht stehender Stift ist, kann die in die Luftströmungsfluren geströmte Luft um alle Kühlstifte herum fließen, wobei die Kühlstifte rundum 360° Kontakt mit der Kühlluft haben können, wodurch sich der Wärmeaustauschssatz zwischen den Kühlstiften und der Kühlluft erhöht und somit auch der Effekt der Kühlung schneller erreicht werden kann.
2. Die von den LED erzeugte Hitze kann wegen des Kontakts zwischen dem Bodenende der LED und dem Wärmeableitstab direkt an den Wärmeableitstab des Wärmeableitteils, oder indirekt über Wärmeableitmittel an den Wärmeableitstab übertragen werden. Danach kann die Hitze von Wärmeableitstab gleichmäßig an die Wärmeableiter abgegeben werden und schließlich wird die Hitze schnellstens über die Kühlstifte der Basiskonsole in die umgebende Luft abgegeben, wodurch die Temperatur der LED gesenkt und die Nutzungsdauer der LED verlängert werden.
3. Bei der vorliegenden Erfindung werden nur der Wärmeableiter, der Wärmeableitstab und die Bodenplatte aus Kupfer hergestellt, so dass sowohl die Herstellungskosten als auch die optimale Kühleffizienz gleichbleibend berücksichtigt sind.

Die oben dargestellten Ausführungen sind nur die besseren Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die jedoch nicht zur Einschränkung der Ausführungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung machen. Alle Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Schutzansprüche der Patentanmeldung der vorliegenden Erfindung gemacht werden, sind in den Umfang des Patentschutzes eingeschlossen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der vorliegenden Erfindung.
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung aus einem anderen Ansichtswinkel der vorliegenden Erfindung.
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der vorliegenden Erfindung in Anwendung in der LED-Straßenbeleuchtung.
4 eine perspektivische Querschnittsdarstellung der vorliegenden Erfindung in Anwendung in der LED-Straßenbeleuchtung.
Bezugszeichenliste

1: Kühlsystem
10: Basiskonsole
100: Aufnahmeraum
101: Kühlstifte
1010: Ecklinie
1011: Schräge
102: Einsteckrinne
103: Luftströmungsfluren
104: Verbindungsstift
1040: Befestigungsloch
11: Wärmeableitsteil
110: Wärmeableiter
111: Wärmeableitstab
1110: Befestigungsloch
112: Wärmeableitmittel
113: Wärmeableitmittel
114: Positionierstreifen
1140: Befestigungsloch
115: Befestigungselement
2: LED Straßenbeleuchtung
20: Lampengehäuse
200: Lüftungsloch
21: Lichtquelleelement
210: Leuchtdiode
2100: Bodenplattenende
211: Bodenplatte
22: Lampendeckel

Claims

Ein Kühlsystem für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung, bei der es eine Basiskonsole gibt. Auf der Basiskonsole werden Kühlstifte angebracht, die Luftströmungsfluren bilden. Das charakteristische Merkmal ist der mehreckförmiger Querschnitt des Kühlstiftes, dessen senkrechte Ecklinie. gegenüber der Randlinie des oberen Randes der Basiskonsole steht und die benachbarten Oberflächen, die die senkrechte Ecklinie bilden, stehen gegenüber der Randlinie des oberen Randes der Basiskonsole und bilden die Schrägen.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 1 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kühlstiftes vorzugsweise karoförmig ist.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 1 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kühlstiftes dreieckförmig ist.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 1 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kühlstiftes fünfeckförmig ist.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 1 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckrinne an der Bodenseite der Basiskonsole vorgerichtet sind, die sich bis in den Kühlstift erstreckt.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 5 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem mehr als einen Wärmeableiter enthält, der senkrecht U-förmig ist und dessen beiden Enden sich jeweils in der Einsteckrinne eingesteckt sind und darauf angebracht werden.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 6 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass flüssiges Wasser in den Wärmeableiter ausgefüllt wird. An der Innenwand des Wärmeableiters haftet eine haarfeine Konstruktion.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 6 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeableiter aus Kupfer oder Kupferlegierung hergestellt wird.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 6 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem Wärmeableitstab enthält, der am Bodenplattenende des Wärmeableiters angebracht wird, um mehrere benachbarten Wärmeableiter zu verbinden.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 9 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeableitstab aus Kupfer/-legierung hergestellt wird.
Das charakteristische Merkmal des Kühlsystems für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung nach dem Anspruch 1 oder insbesondere danach, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskonsole aus Aluminium/-legierung/Kupferlegierung hergestellt wird.