DE102010016534B4

DE102010016534B4 - Leuchteinrichtung mit mehreren, in einem Kühlkörper angeordneten Leuchteinheiten

Info

Publication number: DE102010016534B4
Application number: DE102010016534.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Bachl; Bernd Bienek; Olaf Cladders; Henning Dieker; Christian Miesner; Lothar Schopmann; Herfried Zimmer; Daniel Sekowski; Mark Hand
Original assignee: Vossloh Schwabe Lighting Solutions GmbH and Co KG; ABL IP Holding LLC
Current assignee: Vossloh Schwabe Lighting Solutions GmbH and Co KG; ABL IP Holding LLC
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: DE102010016534A1; CA2702713A1; US20100277914A1; US8348460B2; MX2010004924A; CA2702713C

Abstract

Leuchteinrichtung, aufweisend: einen Kühlkörper (6; 6') mit einer ersten und einer zweiten Seite, eine in der ersten Seite des Kühlkörpers (6; 6') vorhandene Ausnehmung (8), die zumindest eine Nut (10) und eine offene Seite aufweist, mehrere Leuchteinheiten (9), die in der zumindest einen Nut (10) angeordnet und die in eine Lichtabstrahlrichtung (12) zur offenen Seite der Ausnehmung (8) ausgerichtet sind, wobei die Leuchteinheiten (9) von Leuchtdioden (34) gebildet sind, die einen Diodenchip (35) und einen lichtdurchlässigen Diodenkörper (36) aufweisen, mehrere Kühlrippen (20, 20a, 20b; 20') an der zweiten Seite des Kühlkörpers (6; 6'), wobei die Leuchteinheiten (9) von einer in der Ausnehmung (8) vorhandenen Ummantelung (40) zumindest teilweise derart umschlossen sind, dass die Ummantelung (40) die Ausnehmung (8) zumindest soweit füllt, dass die Diodenchips (35) der Leuchtdioden (34) vollständig umschlossen sind und dass ein Linsenteil (9') des Diodenkörpers (36) ummantelungsfrei ist, wobei die Ummantelung (40) unmittelbar mit der ersten Seite des Kühlkörpers (6; 6') verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchteinrichtung für Beleuchtungszwecke, insbesondere für den Einsatz außerhalb von geschützten Räumen. Die Leuchteinrichtung weist mehrere Leuchteinheiten auf, wobei Leuchtdioden (LEDs) verwendet werden.
Leuchtdioden wurden bisher häufig in Schalttafeln als Lichtsignal verwendet. Aufgrund ihres im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen höheren Wirkungsgrads steigt der Bedarf von Leuchteinrichtungen, bei denen Leuchtdioden eingesetzt werden können. Insbesondere bei der Verwendung von Leuchteinrichtungen außerhalb von geschützten Räumen, beispielsweise bei Straßenbeleuchtungen oder in Kraftfahrzeugen, ist es notwendig, die einzelnen Leuchteinheiten der Leuchteinrichtung vor Beschädigung durch äußere Einflüsse, insbesondere Witterungseinflüsse, zu schützen. Gleichzeitig muss eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet sein, um eine Beschädigung der Leuchteinrichtung aufgrund von zu großer Wärmeentwicklung zu vermeiden.
Aus US 7 021 799 B2 ist eine Leuchteinrichtung mit Leuchtdioden bekannt. Die Leuchteinrichtung weist einen Kühlkörper auf, der auf einer Seite Kühlrippen hat und auf der entgegengesetzten Seite mehrere Ausnehmungen in Form von Nuten aufweist. Die Leuchtdioden stellen Leuchteinheiten dar, die in den Nuten angeordnet sind. Die Leuchtdioden sind durch Leuchtdiodenchips gebildet und über Bonddrähte elektrisch kontaktiert. In die Nuten wird eine Ummantelung eingefüllt, die die Leuchtdioden einschließlich der Bonddrähte vollständig umschließt.
Eine ähnliche Anordnung ist auch aus US 2008/0130289 A1 bekannt.
Bei der Leuchteinrichtung aus DE 20 2005 017 030 U1 weist ein Kühlkörper mehrere zylindrische Ausnehmungen auf, wobei in jeder Ausnehmung mehrere Leuchtdiodenchips angeordnet sind. In die Ausnehmungen wird eine durchsichtige Schutzschicht eingefüllt, die die Leuchtdiodenchips abdeckt. Auf dem Kühlkörper wird in Lichtabstrahlrichtung der Leuchtdiodenchips ein Lichtsammelelement angebracht, das allen Leuchtdiodenchips zugeordnet ist.
US 2005/0281033 A1 beschreibt eine elektrische Stirnlampe. Die Stirnlampe weist eine Leuchtdiodenanordnung auf einer Trägerplatte auf. Jeder Leuchtdiode ist eine Linse zugeordnet. Die gesamte Leuchtdiodenanordnung wird durch eine Abdeckung und eine Rückplatte umschlossen, die somit ein Gehäuse bilden. Die Rückplatte kann als Kühlkörper mit Kühlrippen ausgeführt sein.
Es kann daher als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine Leuchteinrichtung mit mehreren Leuchteinheiten zu schaffen, die einen ausreichenden Schutz der Leuchteinheiten vor äußeren Einflüssen gewährleistet und gleichzeitig eine gute Wärmeabfuhr ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Leuchteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst.
Die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung weist einen Kühlkörper auf, der eine Ausnehmung mit wenigstens einer in Längsrichtung des Kühlkörpers verlaufenden Nut aufweist, in der mehrere Leuchteinheiten angeordnet sind, die in Richtung der Öffnung des Ausnehmung orientiert sind, um Licht aus der Ausnehmung abzustrahlen. Die Leuchteinheiten sind von Leuchtdioden gebildet, die einen Diodenchip und einen lichtdurchlässigen Diodenkörper aufweisen. Auf seiner der Öffnung entgegen gesetzten Unterseite weist der Kühlkörper wenigstens eine Kühlrippe auf. Die Leuchteinheiten sind von einer gießfähigen Ummantelung umschlossen, die in die Nut oder in die Nuten eingebracht und darin ausgehärtet wird, so dass die Ummantelung in diektem Kontakt mit den Nutwänden steht und die Leuchteinheiten zumindest bis zu einem Linsenteil umschließt.
Um die Leuchteinheiten vor äußeren Einwirkungen, beispielsweise Witterungseinflüssen, zu schützen, sind diese von einer gießfähigen Ummantelung zumindest teilweise umschlossen. Die Leuchteinheiten sind zwischen dem Grund der Ausnehmung bis zu einem witterungsunempfindlichen Linsenteil der jeweiligen Leuchteinheit durch die Ummantelung vollständig umschlossen, die zur Herstellung der Leuchteinrichtung in die Ausnehmung eingegossen und anschließend ausgehärtet werden kann. Erfindungsgemäß ist die Ummantelung unmittelbar mit dem Kühlkörper verbunden. Eine derartige Leuchteinrichtung lässt sich sehr einfach herstellen. Die die Ausnehmung aufweisende Kühlkörpereinrichtung dient als Mittel zur Kühlung und gleichzeitig als Gießform, in die das Ummantelungsmaterial bei der Herstellung der Leuchteinrichtung eingegossen werden kann.
Der Kühlkörper kann aus einem einzigen Teil bestehen. Er ist dann aus einem einzigen Material hergestellt, das frei von Fügestellen wie Schweiß- oder Klebestellen ist. Beispielsweise kann der Kühlkörper als Profilkörper, insbesondere Strangpressprofilkörper ausgebildet sein.
In der Ausnehmung des Kühlkörpers können weitere elektronische Komponenten angeordnet sein, die von der Ummantelung vollständig abgedeckt sind. Eine Leiterplatte kann vorhanden sein, mit der die in der Ausnehmung angeordneten Leuchteinheiten, insbesondere Leuchtdioden, elektrisch und/oder mechanisch verbunden sind. Auf dieser Leiterplatte können auch andere elektrische oder elektronische Bauteile der Leuchteinrichtung vorgesehen sein. Zwischen diesen Komponenten und beispielsweise zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper kann eine Wärmeleitschicht vorgesehen sein. Insbesondere ist die Wärmeleitschicht in Form einer selbstklebenden Folie ausgeführt, mit der die Leiterplatte in die Ausnehmung geklebt werden kann.
Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung als Nut ausgeführt, die durch zwei gegenüberliegende Nutwände begrenzt ist. Hierzu kann der Kühlkörper in Querschnitt gesehen U-förmig konturiert sein oder einen U-förmig konturierten Bereich aufweisen, so dass die Nut zwischen den U-Schenkeln gebildet ist. Beispielsweise kann die Nutbreite in Breitenrichtung quer zur Nutverlaufsrichtung gesehen mindestens um 30–50% größer sein als die Breite der in der Nut angeordneten Komponenten, insbesondere größer als die Breite der Leiterplatte. Auf diese Weise wird ein ausreichend guter mechanischer Kontakt zwischen der Schutzfüllung und dem Nutgrund gewährleistet.
Die beiden Nutwände und zwei der an der Unterseite vorgesehenen Kühlrippen können die beiden Außenseitenflächen des Kühlkörpers bilden, die insbesondere eben ohne Vorsprünge und Ausnehmungen gestaltet sind. Die Kühlrippenbreite beträgt vorzugsweise etwa 5–20% der Nutbreite.
Am Kühlkörper können mehrere parallel zueinander verlaufende Nuten vorgesehen sein, in denen jeweils mehrere Leuchteinheiten angeordnet sind. Auf diese Weise kann sozusagen eine matrixförmige Anordnung der Leuchteinheiten gebildet werden. Zur besseren Wärmeabfuhr kann zwischen zwei benachbarten Nuten jeweils ein Luftspalt vorgesehen sein, der insbesondere zwischen den beiden nebeneinander liegenden Nutwänden zweier benachbarter Nuten gebildet ist.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen. Die Figurenbeschreibung beschränkt sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Details und ist ergänzend heran zu ziehen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchteinrichtung mit einer nicht erfindungsgemäßen Ummantelung der Leuchteinheiten,
2 die Leuchteinrichtung nach 1 im Querschnitt,
3 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Leuchteinrichtung im Querschnitt,
4a ein Ausführungsbeispiel der Leuchteinrichtung mit mehreren Reihen von Leuchteinheiten in Draufsicht auf die Leuchteinheiten,
4b das Ausführungsbeispiel der Leuchteinrichtung nach 4a in Seitenansicht.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Leuchteinrichtung 5 in geschnittener perspektivischer Teildarstellung. Die Leuchteinrichtung 5 weist einen Kühlkörper 6 auf, der aus Metall und insbesondere aus Aluminium bestehen kann. Der Kühlkörper 6 erstreckt sich in einer Längsrichtung 7 geradlinig und kann eine Länge von 1 bis 2 m aufweisen. Der Kühlkörper 6 kann gegossen sein oder als Strangpressprofil hergestellt werden. Der Kühlkörper 6 besteht aus einem einzigen Teil und ist durchgängig aus dem gleichen Material gebildet. Er weist daher keine Fügestellen auf, wie etwa Schweißstellen, Klebestellen oder andere Stellen, an denen Bestandteile durch ein Fügeverfahren verbunden wären.
Der Kühlkörper 6 weist eine Ausnehmung 8 auf, in der mehrere Leuchteinheiten 9 der Leuchteinrichtung 5 angeordnet sind. Die Ausnehmung 8 ist als Nut 10 ausgeführt, die sich in Längsrichtung 7 entlang des gesamten Kühlkörpers 6 erstreckt. Die Nut 10 ist im Querschnitt gesehen rechteckförmig konturiert. Sie ist in einer sich rechtwinkelig zu der Längsrichtung 7 erstreckenden Höhenrichtung 11 offen. In Richtung dieser offenen Seite können die in der Ausnehmung 8 angeordneten Leuchteinheiten 9 in eine Lichtabstrahlrichtung 12 und in einem Abstrahlwinkelbereich um die Lichtabstrahlrichtung 12 Lichtwellen abstrahlen. Der Abstrahlwinkel des Abstrahlwinkelbereichs hängt von der Beschaffenheit der Leuchteinheiten 9 und den räumlichen Verhältnissen zwischen Leuchteinheiten 9 und dem Kühlkörper 6 ab.
Die Nut 10 ist seitlich durch jeweils eine sich in Verlaufsrichtung 7 erstreckende Nutwand 15, 16 begrenzt, die über ein platten- oder leistenförmiges Basisteil 17 miteinander verbunden sind. Das Basisteil 17 weist eine der Nut 10 zugewandte Ebene Fläche auf, die den Nutgrund 18 darstellt. Im Bereich der Nut 10 ist der Kühlkörper 6 im Querschnitt gesehen U-förmig konturiert, wobei die beiden U-Schenkel von den Nutwänden 15, 16 gebildet sind.
An seiner in Lichtabstrahlrichtung 12 entgegen gesetzten Seite weist der Kühlkörper 6 mehrere Kühlrippen 20 auf. Die Kühlrippen 20 erstrecken sich parallel zueinander vom Basisteil 17 weg beispielsgemäß in Höhenrichtung 11. Es ist auch möglich, weitere Kühlrippen an den Nutwänden 15, 16 vorzusehen, die sich im Wesentlichen in einer Querrichtung 21 quer zur Längsrichtung 7 und quer zur Höhenrichtung 11 erstrecken.
In Querrichtung 21 gesehen sind die in Höhenrichtung 11 verlaufenden Kühlrippen 20 beispielsgemäß regelmäßig beabstandet zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen den Kühlrippen 20 in Querrichtung 21 entspricht in etwa der Dicke einer der mittleren Kühlrippen 20. Die in Querrichtung 21 äußersten Kühlrippen 20a, 20b bilden zusammen mit der jeweils in Höhenrichtung 11 in Verlängerung angeordneten Nutwand 15 bzw. 16 eine Außenseitenfläche 22, 23 des Kühlkörpers 6. Die beiden äußersten Kühlrippen 20a, 20b weisen in Querrichtung 21 gesehen in etwa die halbe Dicke auf, wie die dazwischen angeordneten, mittleren Kühlrippen 20. Die Dicke der Nutwände 15, 16 entspricht in etwa der Dicke der mittleren Kühlrippen 20. In dieser Querrichtung 21 beträgt die Kühlrippenbreite k einer der mittleren Kühlrippen 20 in etwa 10–15% der Nutbreite n. Alternativ hierzu kann die Kühlrippenbreite k im Bereich von 5–20% der Nutbreite n liegen.
Die Höhe der Nutwände 15, 16 ausgehend vom Nutgrund 18 in Höhenrichtung 11 gesehen, liegt beim bevorzugten Ausführungsbeispiel im Bereich von 15–45% und insbesondere im Bereich von etwa 35% der Nutbreite n. Die Höhe der Kühlrippen 20, 20a, 20b in Höhenrichtung 11 kann in etwa doppelt so groß sein, wie die Höhe der Nutwände 15, 16.
In der von der Nut 10 gebildeten Ausnehmung 8 sind die Leuchteinheiten 9 angeordnet, wobei beispielsgemäß weitere elektrische bzw. elektronische Komponenten 25 in der Ausnehmung 8 vorhanden sind. Eine der elektronischen Komponenten 25 ist von einer Leiterplatte 26 gebildet, die sich in Längsrichtung 7 erstreckt. Auf der Leiterplatte 26 sind die Leuchteinheiten 9 angeordnet, wobei diese mit der Leiterplatte 26 sowohl mechanisch als auch elektrisch verbunden sind. Die Leuchteinheiten 9 sind in regelmäßigem Abstand zueinander in einer Reihe auf der Leiterplatte 26 angeordnet. Alternativ hierzu wäre es auch möglich mehrere nebeneinander liegende Reihen von Leuchteinheiten 9 auf der Leiterplatte 26 anzuordnen. Es können auch mehrere Leiterplatten 26 mit jeweils einer oder mehreren Leuchteinheiten 9 in der Ausnehmung 8 vorhanden sein. Der Übersichtlichkeit halber sind weitere elektrische bzw. elektronische Komponenten auf der Leiterplatte 26 in der 1 und 2 des ersten Ausführungsbeispiels der Leuchteinrichtung 5 nicht gezeigt. Auch die Leiterbahnen der Leiterplatte 26 sind aus Gründen der übersichtlichen Darstellung nicht eingezeichnet.
Beim Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ist zu erkennen, dass die Höhe der Nutwände 15, 16 und mithin die Tiefe der Nut 10 zumindest so groß wie die Höhe der darin angeordneten Leuchteinheiten 9 bzw. der weiteren Komponenten 25. Weder die Leuchteinheiten 9, noch eine der Komponenten 25 ragen aus der von der Nut 10 gebildeten Ausnehmung 8 heraus. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass witterungsbeständige Bestandteile der Leuchteinheiten 9 die Nutwände 15, 16 in Höhenrichtung 11 überragen und damit aus der Ausnehmung 8 bzw. der Nut 10 herausragen (3).
Zwischen der Leiterplatte 26 und dem Kühlkörper 6 und beispielsgemäß zwischen der Leiterplatte 26 und dem vom Basisteil 17 gebildeten Nutgrund 18 ist eine Wärmeleitschicht 30 vorgesehen, die sich streifenförmig unterhalb der Leiterplatte 26 erstreckt und deren Breite in Querrichtung 21 im Wesentlichen der Breite der Leiterplatte 26 entspricht. Die Wärmeleitschicht 30 kann gleichzeitig als Isolationsschicht dienen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Kühlkörper 6 und den in der Ausnehmung 8 vorgesehenen elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen 9, 25, 26 zu verhindern. Im vorliegenden Fall ist die Wärmeleitschicht 30 als beidseitig selbstklebende Folie, insbesondere Kunststofffolie 31 ausgeführt, mit deren Hilfe die Leiterplatten 26 auf dem Nutgrund 18 geklebt werden kann. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 26 in Querrichtung 21 gesehen mittig in der Nut 10 angeordnet. Die auf der Leiterplatte 26 vorhandenen Leuchteinheiten 9 sind in Breitenrichtung 21 ebenfalls mittig in der Nut 10 angeordnet. Die Nutbreite n ist mindestens um 30–50% größer als die Breite der in der Nut angeordneten Leiterplatte 26.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Leuchteinheiten 9 von Leuchtdioden 34 gebildet, die einen Diodenchip 35 und einen lichtdurchlässigen Diodenkörper 36 aufweisen, der auch als Diodenlinse bezeichnet werden kann. Der Diodenkörper 36 kann beispielsweise aus einem lichtdurchlässigen Harz bestehen. Eine Vielzahl solcher Leuchtdioden 34 sind in der Leuchteinrichtung 5 zu einer Baueinheit zusammengefasst, um die gewünschte Leuchtwirkung zu erzielen.
Um die von den Leuchtdioden 34 gebildeten Leuchteinheiten 9 vor äußeren Einwirkungen und insbesondere vor Witterungseinflüssen zu schützen, sind diese von einer gießfähigen Ummantelung 40 umschlossen, die die Ausnehmung 8 zumindest soweit füllt, dass die witterungsempfindlichen Bestandteile und insbesondere die Diodenchips 35 der Leuchtdioden 34 vollständig umschlossen sind. Die elektrischen oder elektronischen Komponenten 25 und insbesondere die Leiterplatte 26 sind ebenfalls von der Ummantelung 40 umgeben und dadurch geschützt.
Die Ummantelung 40 steht an den Nutwänden 15, 16 sowie am Nutgrund 18 in unmittelbarem Kontakt mit dem Kühlkörper 6, wodurch eine gute mechanische Verbindung zwischen dem Kühlkörper 6 und der Ummantelung 40 besteht. Bevorzugt ist die Nut 10 vollständig von der Ummantelung 40 aufgefüllt. Die Oberseite der Ummantelung 40 in Lichtabstrahlrichtung 12 der Leuchteinheiten 9 befindet sich auf Höhe der beiden freien Enden der Nutwände 15, 16.
Gemäß der 1 und 2 umgibt die Ummantelung 40 die Leuchteinheiten 9 vollständig. Die Ummantelung 40 ist lichtdurchlässig und kann abhängig von der durch die Leuchtdioden 34 abgestrahlten Lichtwellenlänge transparent oder farbig sein.
Alternativ ist es auch möglich, einen Linsenteil 9' der Leuchteinheiten 9 ummantelungsfrei zu belassen, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach 3 zu erkennen ist. Der Linsenteil 9' ist hier vom Diodenkörper 36 gebildet. Dieser Linsenteil 9' bzw. Diodenkörper 36 ragt beispielsgemäß aus der Ausnehmung 8 heraus und bleibt daher beim Eingießen der Ummantelung 40 frei. Es ist allerdings auch möglich, die Ausnehmung 8 in Höhenrichtung 11 so zu dimensionieren, dass die Leuchteinheiten 9 nicht aus der Ausnehmung 8 herausragen, und die Ausnehmung 8 dann lediglich teilweise mit der Ummantelung 40 auszufüllen, so dass der Linsenteil 9' ummantelungsfrei bleibt, wie dies durch die punktiert dargestellten Nutwände 15', 16' in 3 dargestellt ist. Ist der Linsenteil 9' ummantelungsfrei, kann das Ummantelungsmaterial auch lichtundurchlässig sein, da das Licht der Leuchteinheit 9 über den Linsenteil 9' abgestrahlt werden kann ohne die Ummantelung 40 durchdringen zu müssen. Bei dieser Ausführungsform ist ein hoher Wirkungsgrad erreicht.
Die Ummantelung 40 besteht aus gießfähigem Ummantelungsmaterial wie Kunststoff oder Kunstharz, beispielsweise Polyurethan oder Silikon. Die Ummantelung 40 ist witterungsbeständig und kann auch Feuer hemmend sein.
In den 4a, 4b ist ein weiteres, abgewandeltes Ausführungsbeispiel 5' der Leuchteinrichtung dargestellt, die im Folgenden als abgewandelte Leuchteinrichtung 5' bezeichnet wird. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten weist der abgewandelte Kühlkörper 6' eine Ausnehmung 8 mit mehreren parallel zueinander verlaufenden Nuten 10 auf, in denen jeweils mehrere Leuchtdioden 34 angeordnet sind. Die Anordnung der Leuchtdioden 34 ist dabei so gewählt, dass sie in regelmäßigen Abständen, sowohl in Querrichtung 21 als auch in Längsrichtung 7 angeordnet sind, so dass eine Matrixstruktur gebildet ist. Die Anzahl der angeordneten Leuchtdioden 34 hängt von der Anwendung und der gewünschten Leuchtkraft der Leuchteinrichtung 5' ab. Die Abstände zwischen den Leuchteinheiten 9 bzw. Leuchtdioden 34 können auch ein gewünschtes Leuchtbild erzeugen und dazu regelmäßig oder unregelmäßig gewählt werden.
In einer weiteren Abwandlung ist es auch möglich, die Breite der Ausnehmung 8 in Querrichtung 21 an die Anzahl der in Querrichtung nebeneinander vorzusehenden Leuchteinheiten 9 anzupassen, so dass eine matrixartige Anordnung der Leuchteinheiten 9 in einer gemeinsamen ebenen Ausnehmung 8 ohne dazwischenliegende Nutwände ermöglicht ist.
Bei der abgewandelten Leuchteinrichtung 5' nach 4a, b sind zwei benachbarte Nuten 10 jeweils mit Abstand zueinander angeordnet, wobei zwischen den benachbarten Nuten 10 ein Luftspalt 42 gebildet ist, wodurch eine verbesserte Wärmeabfuhr erreicht werden kann. Außerdem kann der Luftspalt 42 als Abflusskanal für Flüssigkeiten, insbesondere Regenwasser dienen. Der Luftspalt 42 wird durch die beiden nebeneinander angeordneten Nutwände 15 bzw. 16 der beiden benachbarten Nuten 10 begrenzt. Die Breite des Luftspalts 42 in Querrichtung 21 gesehen, kann etwa 20–40% und insbesondere 30% der Nutbreite n betragen. Die einen Luftspalt 42 begrenzenden Nutwände 15 bzw. 16 zweier paralleler Nuten 10 sind in Längsrichtung 7 an ihren beiden Enden durch jeweils eine Querwand 43 miteinander verbunden, deren Dicke in etwa der Dicke der in Längsrichtung verlaufenden Nutwände 15, 16 entspricht.
Die abgewandelte Leuchteinrichtung 5' weist abgewandelte Kühlrippen 20' auf, die sich ausgehend vom Basisteil 17 zu ihren freien Enden hin verjüngen. Jeder Nut 10 ist beispielsgemäß eine Kühlrippe 20' zugeordnet, deren Breite im Bereich des Basisteils 17 in etwa der Nutbreite entspricht. Anstelle der abgewandelten Kühlrippen 20' könnten auch die Kühlrippen 20, 20a, 20b des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen werden bzw. umgekehrt. Auch andere Formgebungen der Kühlrippen 20, 20', 20a, 20b sind möglich.
Ein weiterer Unterschied der abgewandelten Leuchteinrichtung 5' gegenüber der Leuchteinrichtung 5 besteht darin, dass die parallel verlaufenden Nuten 10 an entgegengesetzten Enden des abgewandelten Kühlkörpers 6' verbunden sind. An den entgegengesetzten Enden sind Verbindungsbereiche 46 bildende Quernuten vorhanden, so dass eine in Draufsicht gitter- oder leiterartig konturierte Ausnehmung 8 gebildet ist. Der Verbindungsbereich 46 erstreckt sich in Querrichtung 21 quer zur Längsrichtung 7 der Nuten 10 und ist mit dem jeweiligen Nutgrund 18 eben ausgebildet. Dadurch ist es möglich, in die Ausnehmung 8 des abgewandelten Kühlkörpers 6' eine gemeinsame Leiterplatte 26' einzusetzen, auf der die Leuchtdioden 34 bereits in einem Gitter- oder Leitermuster angeordnet sind. Diese Leiterplatte 26' hat eine gitter- oder leiterähnliche Gestalt. Alternativ hierzu wäre es selbstverständlich auch möglich, in jeder Nut 10 eine oder mehrere separate, streifenförmige Leiterplatten 26 anzuordnen.
Eine erfindungsgemäße Leuchteinrichtung 5, 5 wird folgendermaßen hergestellt:
Der Kühlköper 6, 6' mit einer Ausnehmung 8 mit einer oder mehrerer Nuten 10 wird bereitgestellt. Der Kühlkörper kann als Strangpressprofil ausgeführt sein. Die Leuchtdioden 34 und gegebenenfalls weitere elektronische Komponenten 25, die zum Betrieb der Leuchtdioden 34 notwendig sind, werden auf einer gemeinsamen Leiterplatte 26, 26' mechanisch und elektrisch befestigt. Die Leiterplatte 26, 26' ist sehr wärmeleitfähig und kann beispielsweise einen hoch wärmeleitfähigen Kern aus Metall, etwa aus Aluminium, aufweisen. Die Leiterplatte 26, 26' wird mit Hilfe einer beidseitig selbstklebenden Wärmeleitfolie 31 in die Nut 10 bzw. die Nuten 10 eingeklebt. Anschließend wird die Nut 10 bzw. die Nuten 10 an den beiden in Längsrichtung 7 befindlichen Enden des Kühlkörpers 6, 6' mit nicht näher dargestellten Endstücken verschlossen, so dass das Eingießen von Ummantelungsmaterial in die Ausnehmung 8 möglich ist. Diese Endstücke können Öffnungen aufweisen, durch die elektrische Anschlussleitungen für die Leuchtdioden 34 bzw. die elektrischen und elektronischen Komponenten 25 hindurch geführt, werden.
Anschließend wird gießfähiges Ummantelungsmaterial 40 in die Nut 10 bzw. in die Nuten 10 eingefüllt, bis alle witterungsempfindlichen Teile abgedeckt sind. Das heißt, die Leuchtdioden 34 sind vom Nutgrund 18 zumindest bis zu ihrem Diodenkörper 36 vollständig vom Ummantelungsmaterial umschlossen. Das Ummantelungsmaterial wird dann ausgehärtet, wobei die Aushärtung entweder ohne besondere Behandlung des Ummantelungsmaterials sozusagen selbstständig erfolgen kann oder beispielsweise durch Bestrahlung mit UV-Licht durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft eine Leuchteinrichtung 5, 5' insbesondere für den Einsatz außerhalb von geschützten Räumen und eine Verfahren zu deren Herstellung. Die Leuchteinrichtung weist eine Vielzahl von Leuchteinheiten 9 auf, die in einer gemeinsamen Ausnehmung 8, 10 eines Kühlkörpers 6, 6' angeordnet sind. Auf seiner der Lichtabstrahlrichtung 12 der Leuchteinheiten 9 entgegen gesetzten Seite des Kühlkörpers 6, 6' ist wenigstens eine Kühlrippe 20, 20' vorgesehen. Die Leuchteinheiten 9 sind von einer gießfähigen Ummantelung 40 zumindest teilweise umschlossen. Die Ummantelung 40 steht mit dem Kühlkörper 6, 6' unmittelbar in Kontakt.
Bezugszeichenliste

5, 5': Leuchteinrichtung
6, 6': Kühlkörper
7: Längsrichtung v. 6
8: Ausnehmung
9: Leuchteinheit
9': Linsenteil v. 9
10: Nut
11: Höhenrichtung
12: Lichtabstrahlrichtung
15, 16: Nutwand
17: Basisteil
18: Nutgrund
20a, 20b, 20, 20': Kühlrippe
21: Querrichtung
22, 23: Außenseitenfläche v. 6
25: Komponente
26: Leiterplatte
30: Wärmeleitschicht
31: Folie
34: Leuchtdiode
35: Diodenchip
36: Diodenkörper
40: Ummantelung
42: Luftspalt
46: Verbindungsbereich

Claims

Leuchteinrichtung, aufweisend: einen Kühlkörper (6; 6') mit einer ersten und einer zweiten Seite, eine in der ersten Seite des Kühlkörpers (6; 6') vorhandene Ausnehmung (8), die zumindest eine Nut (10) und eine offene Seite aufweist, mehrere Leuchteinheiten (9), die in der zumindest einen Nut (10) angeordnet und die in eine Lichtabstrahlrichtung (12) zur offenen Seite der Ausnehmung (8) ausgerichtet sind, wobei die Leuchteinheiten (9) von Leuchtdioden (34) gebildet sind, die einen Diodenchip (35) und einen lichtdurchlässigen Diodenkörper (36) aufweisen, mehrere Kühlrippen (20, 20a, 20b; 20') an der zweiten Seite des Kühlkörpers (6; 6'), wobei die Leuchteinheiten (9) von einer in der Ausnehmung (8) vorhandenen Ummantelung (40) zumindest teilweise derart umschlossen sind, dass die Ummantelung (40) die Ausnehmung (8) zumindest soweit füllt, dass die Diodenchips (35) der Leuchtdioden (34) vollständig umschlossen sind und dass ein Linsenteil (9') des Diodenkörpers (36) ummantelungsfrei ist, wobei die Ummantelung (40) unmittelbar mit der ersten Seite des Kühlkörpers (6; 6') verbunden ist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6; 6') aus einem einzigen Teil besteht.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6; 6') von einem Strangpressprofilkörper gebildet ist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte (26) in der Ausnehmung (8, 10) angeordnet und durch die Ummantelung (40) abgedeckt ist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinheiten (9, 34) auf der Leiterplatte (26) angeordnet sind.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterplatte (26) und dem Kühlkörper (6; 6') eine insbesondere selbstklebende Wärmeleitschicht (30, 31) angeordnet ist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10) durch zwei gegenüberliegende Nutwände (15, 16) begrenzt ist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 7 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutbreite (n) um 30 bis 50% größer ist als die Breite der Leiterplatte (26).
Leuchteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Nutwände (15, 16) und zwei der Kühlrippen (20a, 20b) gemeinsam die beiden insbesondere ebenen Außenseitenflächen (22, 23) des Kühlkörpers (6) bilden.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kühlrippe (20, 20a, 20b) eine Kühlrippenbreite (k) von 5 bis 20% der Nutbreite (n) aufweist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6') in seiner ersten Seite mehrere parallel zueinander verlaufende Nuten (10) aufweist, in denen jeweils mehrere Leuchteinheiten (9, 34) angeordnet sind.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen zwei der jeweils benachbarten Nuten (10) ein Luftspalt (42) vorgesehen ist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leuchteinheit (9, 34) ein Linsenteil (9', 36) aufweist und dass die Leuchteinheiten (9, 34) zumindest zwischen dem Grund (18) der Ausnehmung (8) und der Position der Linsenteile (9', 36) durch die Ummantelung (40) vollständig umschlossen sind.
Verfahren zur Herstellung einer Leuchteinrichtung (5; 5') mit einem eine erste Seite aufweisenden Kühlkörper (6; 6'), der eine Ausnehmung (8) in der ersten Seite aufweist, die zumindest eine in einer Längsrichtung (7) verlaufende Nut (10), eine offene Seite und mehrere Leuchteinheiten (9) aufweist, die in eine Lichtabstrahlrichtung (12) zur offenen Seite der Ausnehmung (8) ausgerichtet sind, und die von Leuchtdioden (34) gebildet sind, die einen Diodenchip (35) und einen lichtdurchlässigen Diodenkörper (36) aufweisen, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen des Kühlkörpers (6; 6'), – Anordnen der Leuchteinheiten (9, 34) in der Ausnehmung des Kühlkörpers (6, 6'), – Hinzufügen eines Ummantelungsmaterials in die Ausnehmung (8, 10), so dass das Ummantelungsmaterial (40) in direktem Kontakt mit der ersten Seite des Kühlkörpers steht und die Leuchteinheiten (9, 34) zumindest teilweise derart umschließt, dass die Ummantelung (40) die Ausnehmung (8, 10) zumindest soweit füllt, dass die Diodenchips (35) der Leuchtdioden (34) vollständig umschlossen sind und dass ein Linsenteil (9') des Diodenkörpers (36) ummantelungsfrei ist, und – Aushärten des Ummantelungsmaterials, um die Leuchteinheiten (9, 34) in einer vom ausgehärteten Ummantelungsmaterial gebildeten Ummantelung (40) abzudichten.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6; 6') mehrere Kühlrippen (20, 20a, 20b; 20') an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinheiten (9, 34) vollständig durch die Ummantelung (40) umschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinheiten (9, 34) zumindest teilweise umschlossen werden und dass das Ummantelungsmaterial in die Ausnehmung (8, 10) eingefüllt wird, bis das Ummantelungsmaterial zumindest von der ersten Seite des Kühlkörpers (6; 6') bis zu einer Position eines Linsenteils (9', 36) einer jeweiligen Leuchteinheiten (9, 34) reicht.