DE102010007687A1 - LED-Lampe mit Wärmerohr als Kühlung - Google Patents

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    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Abstract

Die Erfindung betrifft eine LED-Lampe mit mindestens einer Lichtquelle (11), die in einem Arbeitsraum (12) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kühlung der Lichtquelle (11) durch ein Wärmerohr erfolgt, welches durch den Arbeitsraum (12) der Lichtquelle (11) selbst gebildet ist. Vorteilhaft ist daher eine direkte Abgabe der Verlustwärme der Lichtquelle (11) an das Arbeitsmedium (17) möglich, wodurch vorteilhaft eine sehr effektive Kühlung realisiert wird. Das verdampfende Arbeitsmedium kondensiert beispielsweise an der als Reflektor ausgeführten Seitenfläche (18) des Arbeitsraumes (12), wodurch eine zuverlässige Wärmeabfuhr ermöglicht wird. Die Seitenflächen (18) können zur Unterstützung des Rücktransportes des flüssigen Arbeitsmediums zur Lichtquelle (11) mit einer kapillaren Struktur versehen sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine LED-Lampe, bei der ein Wärmerohr zur Abführung der durch den Betrieb der Lichtquelle erzeugten Wärme vorgesehen ist. Weiterhin weist diese LED-Lampe mindestens eine Lichtquelle auf, die auf einem Träger montiert ist. Dieser Träger wird von einem Gehäuse umspannt, das einen die Lichtquelle beherbergenden Arbeitsraum bildet und einen der Abstrahlfläche der Lichtquelle gegenüberliegenden transparenten Wandteil aufweist, so dass die Lichtstrahlung der Lichtquelle durch die Wandung des Gehäuses nach außen findet.
  • Als Wärmerohre im Sinne der Erfindung soll eine nicht zwangsläufig rohrförmige technische Einrichtung verstanden werden, welche einen Innenraum beherbergt, der hermetisch gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Dieser Innenraum enthält ein Arbeitsmedium. In einem Bereich des Wärmerohres, der zur Kühlung seiner Umgebung vorgesehen ist, verdampft das Arbeitsmedium und nimmt damit die zur Verdampfung erforderliche Wärmeenergie auf und in einem anderen Bereich, in dem Wärme abgeführt werden soll, kondensiert das Arbeitsmedium, wodurch die bei der Kondensation frei werdende Wärmeenergie in diesem Bereich abgegeben wird.
  • Wärmerohre können in verschiedenen Bauformen verwendet werden. Wird die Schwerkraft ausgenutzt, um einen Kreislauf des Arbeitsmediums zu erzeugen, wird ein nach diesem Prinzip arbeitendes Wärmerohr auch als Thermosiphon bezeichnet. Das flüssige Arbeitsmedium fließt dann immer zum geodätisch tiefsten Punkt des Thermosiphons, der auch als Sumpf bezeichnet wird und den Bereich bildet, in dem das Wärmerohr Wärmeenergie aufnehmen kann. Das verdampfende Arbeitsmedium steigt im Thermosiphon dann nach oben und gibt im oberen Teil die Wärmeenergie unter Kondensation wieder ab.
  • Um von der Einbaulage unabhängig zu sein, können Wärmerohre auch mit kapillaren Strukturen im Inneren versehen werden. Diese kapillaren Strukturen befördern innerhalb der darin ausgebildeten kapillaren Kanäle das flüssige Arbeitsmedium weitgehend unabhängig von der Einbaulage zu dem zu kühlenden Bereich. Diese Wärmerohre werden im Deutschen häufig als „Heatpipes” bezeichnet. Auch die Bezeichnung „Kapillar-Heatpipe” ist gebräuchlich. Im Rahmen dieser Anmeldung soll zur Vorbeugung vor Missverständnissen der Begriff „Kapillar-Heatpipe” vewendet werden.
  • Eine LED-Lampe der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise in der US 2009/0002995 A1 beschrieben. Diese LED-Lampe weist einen transparenten Lampenkolben auf, in dessen Inneren ein dreidimensionaler Träger für einzelne Lichtquellen vorgesehen ist. Dieser dreidimensionale Träger ist thermisch leitend mit mehreren Wärmerohren verbunden, welche in einen weiteren Bereich der LED-Lampe führen, der mit Kühlrippen ausgestattet ist. Mit Hilfe der Wärmerohre wird die beim Betrieb der Lichtquellen entstehende Wärme in den mit den Kühlrippen versehenen Bereich abgeführt.
  • Die durch die Lichtquellen produzierte Wärme erwärmt also zunächst den Träger, wobei dieser die Wärme dann an die thermisch leitend mit diesem verbundenen Wärmerohre abgibt. Der Träger dient somit auch zur Wärmeübertragung zwischen den Lichtquellen und den Wärmerohren. Als Lichtquelle soll im weitesten Sinne jede LED-basierte Einrichtung zur Erzeugung und oder Wandlung von Licht verstanden werden, insbesondere LED-Chips, aber auch Wandler, die durch Anregung durch Licht bestimmter Wellenlängen Licht anderer Wellenlängen erzeugen, wobei bei der Lichtquelle immer auch Verlustwärme anfällt.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine LED-Lampe anzugeben, die mit einer vergleichsweise hohen Leistung betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Wärmerohr durch den Arbeitsraum der LED-Lampe, d. h. den Raum, in dem die Lichtquelle untergebracht ist, gebildet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Arbeitsraum gegenüber der Umgebung hermetisch abgeschlossen ist und ein Arbeitsmedium enthält, welches bei der Betriebstemperatur der Lichtquelle gasförmig und bei der Betriebstemperatur des Gehäuses flüssig vorliegt. Mit anderen Worten wird die Lichtquelle erfindungsgemäß in das Wärmerohr selbst eingebaut. Dies bewirkt, dass die Lichtquelle (oder auch mehrere Lichtquellen) die entstehende Wärme direkt an das Arbeitsmedium abgeben können, ohne dass dabei ein Wärmeübergang durch den Träger der Lichtquelle und die Wandungen des Wärmerohres erforderlich ist. Hierdurch wird vorteilhaft die Wärmeabfuhr an den Lichtquellen stark gesteigert, da diese nicht mehr von der Wärmeleitfähigkeit des Trägers und der Wandung des Wärmerohrs abhängig ist, sondern direkt zur Verdampfung des Arbeitsmediums führt. Hierdurch lassen sich vorteilhaft höhere Leistungen beim Betrieb der Lichtquelle erreichen, da die dabei entstehende Verlustwärme, die die Funktion der Lichtquelle beeinträchtigen oder gefährden könnte, zuverlässig abgeführt werden kann. Dadurch ist auch eine höhere Lichtausbeute möglich, insbesondere können mehrere Lichtquellen dicht gepackt werden, weil die Wärmeabgabe nicht durch die Wärmeleitungseigenschaften des Trägers begrenzt werden.
  • Bei der Auslegung des Arbeitsraums als Wärmerohr ist, wie bereits erwähnt, die Betriebstemperatur der Lichtquelle und die Betriebstemperatur des Gehäuses zu berücksichtigen, wobei sich im Betrieb ein Gleichgewichtszustand einstellt. Das Arbeitsmedium ist hinsichtlich seiner Verdampfungstemperatur so zu wählen, dass es an der Lichtquelle verdampft und an den Wänden des Gehäuses wieder kondensieren kann. Mögliche Arbeitsmedien sind H2O, (CH3)CO, (CH3)OH oder C6H6. Vor dem Einbringen des Arbeitsmediums kann der Arbeitsraum evakuiert werden. Dies bewirkt, dass der Partialdruck der Luftbestandteile während des Betriebs des Wärmerohres einen geringeren Einfluss auf die Druckverhältnisse im Arbeitsraum nehmen. Über das Maß der Evakuierung des Arbeitsraumes kann der Druck im Gleichgewichtszustand des Wärmerohres und damit die an der Lichtquelle herrschende Temperatur in einem gewissen Maße beeinflusst werden.
  • Der Träger für die Lichtquelle zeichnet sich dadurch aus, dass auf diesem die Lichtquelle zuverlässig gehalten werden kann. Insbesondere kann auf dem Träger auch eine elektrische Kontaktierung der Lichtquelle erfolgen, damit diese mit einer Energieversorgung verbunden werden kann. Der Träger kann beispielsweise aus einer Leiterplatte bestehen. Der Träger kann allerdings auch ein integrativer Teil des Gehäuses sein. Das Gehäuse ist weiterhin zumindest gegenüber der Abstrahlfläche der Lichtquelle transparent ausgebildet. Dies bedeutet, dass zumindest das von der Lichtquelle abgestrahlte Nutzlicht durch diesen transparenten Wandteil hindurchtreten kann. Für Lichtwellenlängen, die nicht im Nutzlicht enthalten sind, muss der Wandteil im Gehäuse nicht notwendigerweise transparent sein.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der die Lichtquelle beherbergende Arbeitsraum als Thermosiphon ausgebildet ist, wobei der Sumpf des Thermosiphons im Bereich der Lichtquelle liegt. Hierbei handelt es sich um eine Bauform der LED-Lampe, bei der die Einbaulage der LED-Lampe am Einbauort vorgeschrieben sein muss. Es muss nämlich sichergestellt werden, dass die Lichtquelle im Sumpf des Thermosiphons liegt, wo sich das Arbeitsmedium aufgrund der Schwerkraft sammelt, um durch die Erwärmung an der Lichtquelle wieder zu verdampfen. Der Vorteil der Ausführung des Wärmerohrs als Thermosiphon liegt darin, das diese Bauform besonders einfach realisierbar ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wärmerohr als Kapillar-Heatpipe ausgebildet ist, wobei zumindest ein Teil des Gehäuses im Inneren mit einer kapillaren Struktur versehen ist, die mit der Lichtquelle in fluidischer Verbindung steht. Durch die fluidische Verbindung der Lichtquelle mit der kapillaren Struktur wird vorteilhaft sichergestellt, dass weitgehend unabhängig von der Einbaulage der LED-Lampe eine Versorgung der Lichtquelle mit dem flüssigen Arbeitsmedium sichergestellt wird. Hierbei werden die wirkenden Kapillarkräfte in der kapillaren Struktur ausgenutzt, die das flüssige Arbeitsmedium zur Lichtquelle hin transportieren. Die fluidische Verbindung ist vorteilhaft dadurch gewährleistet, dass die Ausgänge der kapillaren Struktur hinreichend nahe an die Lichtquelle herangeführt werden, so dass der Zwischenraum zwischen den Ausgängen und der Lichtquelle überbrückt werden kann. Eine andere Möglichkeit liegt darin, die fluidische Verbindung durch Kanalstrukturen zu realisieren, die eine Leitung des flüssigen Arbeitsmediums von der kapillaren Struktur zu der Lichtquelle erlauben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die kapillare Struktur bis an die Lichtquelle heranreicht oder diese in Teilbereichen ihrer Oberfläche abdeckt. Die kapillaren Kanäle der kapillaren Struktur münden bei dieser Bauform vorteilhaft direkt auf die Oberfläche der Lichtquelle, wodurch ein zuverlässiger Transport des Arbeitsmediums hin zur Lichtquelle gewährleistet ist und dort eine zuverlässige Benetzung der zu kühlenden Oberfläche der Lichtquelle erfolgen kann. Der zu kühlende Teil der Oberfläche darf daher nicht von der kapillaren Struktur abgedeckt werden. Dies ist auf jeden Fall der Bereich der Lichtquelle, die gleichzeitig das Licht abstrahlen soll und daher nicht von der kapillaren Struktur bedeckt werden darf.
  • Die kapillare Struktur kann beispielsweise durch eine offen poröse Schicht im Inneren des Gehäuses ausgebildet sein. Offen poröse Materialien lassen sich beispielsweise durch Sintern erzeugen. Als Schicht im Inneren des Gehäuses ist eine Zone der Wandung des Gehäuses zu verstehen, die andere Eigenschaften hat, als das Restgehäuse. Die Schicht kann beispielsweise durch klassische Beschichtungsverfahren hergestellt werden, wobei sich für die Herstellung poröser Schichten beispielsweise das Kaltgasspritzen eignet. Die Schicht kann jedoch auch durch eine Oberflächenbehandlung des Inneren des Gehäuses zur Herstellung der kapillaren Kanäle, beispielsweise eine Ätzbehandlung, hergestellt werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften der Schicht im Vergleich zur restlichen Wandung des Gehäuses besteht dann in der spezifischen Masse des Schichtbereiches.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung erhält man, wenn im Arbeitsraum das Arbeitsmedium in einer Menge vorhanden ist, dass die Abstrahlfläche der Lichtquelle im Betrieb vollständig mit dem Arbeitsmedium benetzt ist. Bei dieser Menge an Arbeitsmedium wird vorteilhaft die optimale Kühlleistung erreicht. Eine weitere Steigerung der Menge von Arbeitsmedium bewirkt keine weitere Verbesserung der Kühlleistung, wobei allerdings eine größere Menge beispielsweise vorgesehen werden kann, um eventuelle Verluste an Arbeitsmedium aufgrund von Undichtigkeiten auszugleichen. Außerdem kann die LED-Lampe auch mit einer geringeren Menge an Arbeitsmedium betrieben werden, wobei hierdurch die Wärmeabfuhr von der Lichtquelle verringert wird. Über die Menge an Arbeitsmedium kann daher auch die Kühlleistung des Systems direkt beeinflusst werden.
  • Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wird erhalten, wenn zwischen dem Träger und der Lichtquelle eine für das Arbeitsmedium zugängliche Kanalstruktur vorgesehen ist. In diese Kanalstruktur kann das Arbeitsmedium eindringen, so dass eine Kühlung der Lichtquelle auch von der Unterseite, d. h. der dem Träger zugewandten Seite möglich ist. Hierdurch steht eine größere Fläche zur Abgabe der entstehenden Wärme zur Verfügung, wodurch vorteilhaft die Kühlleistung weiter gesteigert werden kann. Die Kanalstruktur unterhalb der Lichtquelle kann selbst ebenfalls kapillar ausgeführt sein. Es ist aber auch möglich, größere Hohlräume vorzusehen, die sich mit dem Arbeitsmedium füllen. Im Falle der Ausführung des Arbeitsraumes als Thermosiphon wird dies durch die Schwerkraft gewährleistet. Im Falle der Ausführung des Arbeitsraumes als Kapillar-Heatpipe muss die kapillare Struktur derart angeordnet werden, dass diese auch die Speisung der Kanalstruktur unterhalb der Lichtquelle gewährleistet.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lichtquelle als LED-Chip ausgeführt ist und im Träger mit ihren Seitenflächen gehalten ist. Die Seitenflächen können dann gleichzeitig einer elektrischen Kontaktierung dienen. Weiterhin steht die gesamte Unterseite des LED-Chips einer Kühlung zur Verfügung, so dass aufgrund der geringen Abmessungen des LED-Chips eine optimale Wärmeabfuhr erreicht werden kann. Außerdem kann für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft vorgesehen werden, dass die Abstrahlfläche der Lichtquelle vor einer Benetzung mit dem Arbeitsmedium geschützt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Strahlengang des abgestrahlten Lichtes nicht durch flüssiges Arbeitsmedium gestört wird. Die Kühlung der Lichtquelle erfolgt dann von der Rückseite. Eine Benetzung der Lichtquelle auf der Abstrahlfläche kann verhindert werden, indem beispielsweise eine schwer benetzbare Oberfläche (Lotuseffekt-Oberfläche) vorgesehen wird. Diese kann beispielsweise durch eine für das abgestrahlte Licht der Lichtquelle transparente Beschichtung erfolgen. Eine andere Möglichkeit liegt darin, den Schutz mechanisch auszubilden. Beispielsweise kann bei einer als Thermosyphon ausgeführten LED-Lampe eine Umrandung um die Lichtquelle dafür sorgen, dass kein flüssiges Kühlmedium von den Seiten auf die Abstrahlfläche der Lichtquelle fließt.
  • Die LED-Lampe kann aber auch so ausgeführt sein, dass die Lichtquelle mit einer Wandlerschicht versehen ist, die das durch die Lichtquelle erzeugte Licht in Licht mit einer anderen Wellenlänge, insbesondere im sichtbaren Bereich wandelt. Alernativ ist es möglich, dass die Lichtquelle eine Wandlereinheit (beispielsweise eine Beschichtung des transparenten Wandabschnittes) ist, die mit UV-Licht angestahlt wird und sichtbares Licht abgibt. Hierbei kann die Kühlung auch eingesetzt werden, um die bei der Wandlung des Lichtes anfallende Wärme abzuführen. Als UV-Licht soll Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 465 nm verstanden werden.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der transparente Wandteil vor einer Benetzung mit dem Arbeitsmedium geschützt ist. Auch dies ist eine Maßnahme, die vorteilhaft einen ungestörten Strahlengang durch den transparenten Wandteil gewährleistet. Ein Schutz vor einer Benetzung mit dem Arbeitsmedium kann ebenfalls durch eine schwer benetzbare Oberfläche des transparenten Wandteils erreicht werden. Eine andere Möglichkeit ist ein temperaturgesteuerter Schutz des transparenten Wandteils. Wenn dieser sich stärker erwärmt als die anderen Wandteile, so wird das Arbeitsmedium bevorzugt an den anderen Wandteilen kondensieren. Dies kann beispielsweise vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse außen mit Kühlrippen versehen ist. Wenn diese Kühlrippen lediglich außerhalb des transparenten Wandteils vorgesehen sind, so wird der Wärmedurchgang in den mit den Kühlrippen versehenen Bereichen erhöht und auf diese Weise der transparente Wandteil vor einer Benetzung geschützt.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn das Gehäuse innen als Reflektor ausgebildet ist. Hierzu stehen selbstverständlich nur die Teile des Gehäuses zur Verfügung, welche nicht den transparenten Wandteil bilden. Der Reflektor kann beispielsweise durch eine geeignete Beschichtung der Innenwände des Gehäuses erfolgen. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass eine eventuelle kapillare Struktur mit ihren Eingängen für das flüssige Arbeitsmedium erhalten bleibt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind dabei in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen
  • 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LED-Lampe mit als Thermosyphon ausgeführtem Arbeitsraum als Schnittdarstellung und
  • 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtquelle mit als Kapillar-Heatpipe ausgeführten Arbeitsraum als Schnittdarstellung.
  • Bei den LED-Lampen gemäß 1 und 2 kommen eine Lichtquelle 11 oder mehrere Lichtquellen 11 zum Einsatz, die vorzugsweise als LED-Chips ausgeführt sind. Diese sind jeweils in einem Arbeitsraum 12 untergebracht, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert. Die Zirkulation ist für das im gasförmigen Zustand vorliegende Arbeitsmedium mit strichpunktierten Pfeilen und für das als Flüssigkeit vorliegende Arbeitsmedium mit durchgezogenen Pfeilen dargestellt. Außerdem ist die Abstrahlrichtung des durch die Lichtquellen erzeugten Lichtes durch einen großen Pfeil 13 dargestellt.
  • Die LED-Lampe gemäß 1 weist weiterhin folgenden Aufbau auf. Die Lichtquelle 11 ist auf einen Träger 14 montiert (elektrische Kontaktierung nicht dargestellt), wobei auf dem Träger 14 weiterhin ein Gehäuseaufbau 15 und eine transparente Deckplatte 16 vorgesehen sind. Der Träger 14, der Aufbau 15 und die Deckplatte 16 bilden damit den Arbeitsraum 12 für die Lichtquelle 11. Wie in 1 angedeutet, wird die beschriebene Struktur zu beiden Seiten fortgeführt, so dass sich ein Array von Arbeitsräumen bildet. Es können auf diese Weise also mehrere Lichtquellen betrieben werden.
  • Der Arbeitsraum 12 ist mit einem Arbeitsmedium 17 gefüllt, welches aufgrund der Wärmeentwicklung an der Lichtquelle 11 verdampft. Im Arbeitsraum dient der durch den Aufbau 15 gebildete Wandteil 18 als Reflektorfläche für das von der Lichtquelle 11 abgestrahlte Licht und gleichzeitig als Kondensationsfläche für das Arbeitsmedium, was an diesem Wandteil herab läuft und so in den Sumpf 19 des als Thermosyphon ausgeführten Arbeitsraums zurückfindet. Um eine Kondensation am Wandteil 18 zu begünstigen, ist im Aufbau 15 ein Kühlkanal 20 vorgesehen. Die transparente Deckplatte 16 erfährt dagegen eine geringere Kühlung, so dass der durch diese gebildete transparente Wandteil 21 wenig oder gar nicht zur Kondensation des Arbeitsmediums beiträgt.
  • Bei der LED-Lampe gemäß 2 ist der Arbeitsraum 12 als Kapillar-Heatpipe ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Wandteile 18 mit einer kapillaren Struktur 22 in Form einer offen porösen Beschichtung ausgeführt sind. Diese stehen in Verbindung mit einer ebenfalls mit der kapillaren Struktur ausgefüllten Kanalstruktur 22a, die sich unterhalb der Lichtquellen 11, also gegenüberliegend ihrer Abstrahlflächen 23 befindet. Die Abstrahlflächen 23 sind durch den geometrischen Aufbau des Trägers 14 vor einer Benetzung weitgehend geschützt, da sich um die Abstrahlflächen 23 herum ein Rand 24 ergibt, der durch den Träger 14 ausgebildet ist. Nicht dargestellt, allerdings ebenso vorstellbar, wäre eine Bauform des Trägers, die einen solchen Rand nicht aufweist, also mit der Abstrahlfläche 23 der Lichtquellen in einer Ebene läge. In diesem Fall könnte eine Benetzung der Abstrahlflächen 23 über die kapillare Struktur 22 erfolgen, die möglichst nahe an den Rand der Abstrahlflächen 23 herangeführt werden müsste. Hierdurch ließe sich die erreichbare Kühlleistung für die Lichtquellen bei ansonsten gleicher Bauform der LED-Lampe verdoppeln.
  • Das Gehäuse gemäß 2 besteht aus mehreren integrierten Komponenten. Die Seitenwände, welche außen Kühlrippen 25 tragen und innen mit der kapillaren Struktur 22 beschichtet sind, sind aus Metall, beispielsweise Aluminium gefertigt. Der Träger 14 bildet den Boden des Gehäuses und ist als Kunststoffteil in das metallische Gehäusebauteil eingespritzt. Eine elektrische Kontaktierung der Lichtquellen erfolgt in nicht dargestellter Weise über die Seitenflächen der Lichtquellen, wobei die elektrischen Leiter ebenfalls in nicht dargestellter Weise in den Träger eingespritzt sein können. Die Deckplatte 16 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 als Linsenelement ausgeführt und verschließt das Gehäuse auf der den Lichtquellen 11 gegenüberliegenden Seite. Nicht dargestellt ist, dass ein Linsenelement auch im Inneren des Arbeitsraumes angeordnet werden kann. Dieses muss sich dann im Strahlengang des durch die LED abgestrahlten Lichtes befinden.
  • Auch in 2 ist der Kreislauf des Arbeitsmediums dargestellt. Dieses verdampft an den Lichtquellen und kondensiert in den von außen durch die Kühlrippen gekühlten Kanälen der kapillaren Struktur 22. Dort läuft es flüssig in die unter den Lichtquellen liegenden Kanalstrukturen. Hierzu ist im Träger 14 eine nicht näher dargestellte Verbindung zwischen der kapillaren Struktur 22 und der Kanalstruktur 22a erforderlich.
  • Weiter kann die Deckplatte 16 innen (d. h. mit der dem Arbeitsraum zugewandten Seite) mit einer nicht näher dargestellten Wandlerschicht versehen sein. Diese wandelt das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht in eine andere Wellenlänge. Die hierbei entstehende Verlustwärme, wird ebenfalls mittels des Kühlmediums abgeführt, welches über die kapillare Struktur 22 an die Deckplatte 22 herangeführt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2009/0002995 A1 [0005]

Claims (15)

  1. LED-Lampe, aufweisend – mindestens eine Lichtquelle (11), die auf einem Träger (14) montiert ist, – ein den Träger (14) umspannendes Gehäuse (14, 15, 16), das einen die Lichtquelle beherbergenden Arbeitsraum (12) bildet und einen der Abstrahlfläche (23) der Lichtquelle (11) gegenüberliegenden transparenten Wandteil (18) aufweist, und – ein Wärmerohr zur Abführung der durch den Betrieb der Lichtquelle (11) erzeugten Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr durch den Arbeitsraum (12) gebildet ist, wobei – dieser gegenüber der Umgebung hermetisch abgeschlossen ist, – ein Arbeitsmedium enthält, welches bei der Betriebstemperatur der Lichtquelle (11) gasförmig und bei der Betriebstemperatur des Gehäuses (14, 15, 16) flüssig vorliegt.
  2. LED-Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum als Thermosyphon ausgebildet ist, wobei der Sumpf (19) des Thermosyphons im Bereich der Lichtquelle liegt.
  3. LED-Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum als Kapillar-Heatpipe ausgebildet ist, wobei zumindest ein Teil des Gehäuses (14, 15, 16) im Inneren mit einer kapillaren Struktur (22) versehen ist, die mit der Lichtquelle in fluidischer Verbindung seht.
  4. LED-Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kapillare Struktur (22) bis an die Lichtquelle heranreicht oder diese zumindest in Teilbereichen ihrer Oberfläche abdeckt.
  5. LED-Lampe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kapillare Struktur (22) durch eine offen poröse Schicht im Inneren des Gehäuses (14, 15, 16) ausgebildet ist.
  6. LED-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Arbeitsraum (12) das Arbeitsmedium (17) in einer Menge vorhanden ist, dass die Abstrahlfläche die Lichtquelle (11) im Betrieb vollständig mit dem Arbeitsmedium (12) benetzt ist.
  7. LED-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Träger (14) und der Lichtquelle (11) eine für das Arbeitsmedium zugängliche Kanalstruktur (22a) vorgesehen ist.
  8. LED-Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) als LED-Chip ausgeführt ist und im Träger (14) mit ihren Seitenflächen gehalten ist.
  9. LED-Lampe nach einem der vorangehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mit einer Wandlerschicht versehen ist, die das durch die Lichtquelle erzeugte Licht in Licht mit einer anderen Wellenlänge, insbesondere im sichtbaren Bereich wandelt.
  10. LED-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Wandlereinheit ist, die mit UV-Licht angestahlt wird und sichtbares Licht abgibt.
  11. LED-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlfläche der Lichtquelle (11) vor einer Benetzung mit dem Arbeitsmedium geschützt ist.
  12. LED-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Wandteil (18) vor einer Benetzung mit dem Arbeitsmedium geschützt ist.
  13. LED-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14, 15, 16) außen mit Kühlrippen versehen ist.
  14. LED-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse innen als Reflektor ausgebildet ist.
  15. LED-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optik, inbesondere ein Reflektor oder Linsenelement im Arbeitsraum angeordnet ist.
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