DE102010026335A1

DE102010026335A1 - LED-Lampe mit einer Wärmeableitungseinrichtung

Info

Publication number: DE102010026335A1
Application number: DE102010026335A
Authority: DE
Inventors: Sander Lye
Original assignee: STAR RIGHT Ltd
Current assignee: STAR RIGHT Ltd
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Eine LED Lampe umfasst ein säuleförmiges Wärme ableitendes Element (11), das mindestens einen durch dessen Innenseite axial verlaufenden Luftdurchgang (111) aufweist, ein Kühlgebläse (12), das an dem Wärme ableitenden Element (11) und an einer oberen Seite des Luftdurchganges (111) angebracht ist, mindestens eine LED (13), die an einer Oberfläche des Wärme ableitenden Elements (11) angeordnet ist, und eine Steuerung (14), die mit dem Kühlgebläse (12) und der LED (13) elektrisch verbunden ist, um dem Kühlgebläse (12) zu ermöglichen einen Luftstrom aufwärts strömend anzutreiben und um ein Aufleuchten der LED (13) anzutreiben.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen auf Beleuchtungsgeräte angewendete Kühlgebläse und insbesondere eine LED-Lampe bzw. Leuchte mit einer Wärmeableitungseinrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Gebiet der Festkörper-Beleuchtung, umfasst eine Licht emittierende Diode (LED) die Vorteile einer kleinen Größenordnung, langer Arbeitsdauer, keines Quecksilbers und eines geringen Energieverbrauchs. Da die Helligkeit der LED bleibend erhöht wird, wurden die auf der LED basierenden Beleuchtungsgeräte dem Handel verfügbar gemacht und es wird angenommen, dass sie die herkömmlichen Wolfram-, Halogen- und Fluoreszenz-Lampen bzw. -Leuchten ersetzen, um Energie zu sparen und Kohlendioxid zu verringern. Da jedoch während eine Hochleistungs-LED arbeitet, die photoelektrische Umwandlungseffizienz der LED beschränkt ist, wird eine große Menge Wärme erzeugt. Falls eine derartige Wärme nicht wirksam abgeleitet werden kann, wird der photoelektrischen Eigenschaft eine schwerwiegende negative Wirkung aufgebracht bzw. beschert, wobei anschließend die LED thermisch geschädigt wird.
Angesichts des vorstehend erwähnten Problems wurde ein verbessertes Beleuchtungsgerät mit einer Wärme ableitenden Platte, einer an einer unteren Seite der die Wärme ableitenden Platte angebrachte LED, und mehreren Lamellen bzw. Rippen bereitgestellt, die an einer oberen Seite oder an einer lateralen Seite der die Wärme ableitenden Platte angebracht sind. Die durch die LED erzeugte Wärme kann durch die Wärme ableitende Platte zu den Lamellen geleitet bzw. geführt werden, wobei die an den Lamellen vorüber ziehende Luft die Wärme aufnehmen bzw. wegnehmen kann, was zu einer Wärmeableitung führt. Die Wirkung einer derartigen Wärmeableitung ist jedoch nicht zufriedenstellend, da der Luftstromwiderstand zwischen den Lamellen groß ist. Außerdem, während die Lamellen die Wärme absorbieren, können sie die Wärme nicht ableiten und noch schlimmer die Wärme an die LED ableiten. Derartige Umstände kommen an im Freien angebracht LED Lampen häufig vor.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine LED Lampe bzw. Leuchte bereitzustellen, deren Wärmeableitung vorzugsweise auf einer Eigenkonvektion bzw. freien bzw. natürlichen Konvektion beruht.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine LED Lampe bzw. Leuchte bereitzustellen, die immer noch eine Wärmeableitung beibehält, während externe Wärme dahin abgeleitet bzw. überführt wird.
Die vorstehend erwähnten Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die LED-Lampe bzw. Leuchte gelöst, die aus einem säulenförmigen Wärme ableitenden Element aufgebaut ist, das mindestens einen axial durch dessen Innensite verlaufenden Luftdurchgang aufweist, ein an dem die Wärme ableitenden Element und an dem oberen Ende des Luftdurchgangs angebrachtes Kühlgebläse, mindestens eine an einer Oberfläche des Wärme ableitenden Elements angeordnete LED und eine mit dem Kühlgebläse und der LED elektrisch verbundene Steuerung, um dem Kühlgebläse zu ermöglichen den Luftstrom aufwärts strömend und das Aufleuchten der LED anzutreiben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
2 stellt eine Schnittansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
3 stellt eine Schnittansicht eines Teils der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4 stellt ein Systemblockdiagramm der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt ein anderes Systemblockdiagramm der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 ist ähnlich zu 2, die darstellt, dass die Luft durch den Luftdurchgang strömt, um die Wärme von dem Wärme ableitenden Element abzusaugen bzw. entweichen zu lassen.
7 ist ähnlich zu 6, die darstellt, dass das Kühlgebläse arbeitet, um den Aufwärtsstrom des Luftstroms zu verstärken, um die Wärmeableitung des Wärme ableitenden Elements zu erhöhen.
8 stellt eine Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt eine Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Betrieb dar.
10 stellt eine Schnittansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
11 stellt eine Schnittansicht eines Teils einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In den 1–5 ist eine LED Lampe bzw. Leuchte, die gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, aus einem Wärme ableitenden Element 11, einem Kühlgebläse 12, mehreren LEDs 13 und einer Steuerung 14 zusammengesetzt. Das Wärme ableitende Element ist säulenförmig, umfasst mehrere Luftdurchgänge 111, die durch die Innenseite davon axial verlaufen. Das Kühlgebläse 12 ist an dem Wärme ableitenden Element 11 und einem oberen Ende der Luftdurchgänge 11 angebracht. Wird das Kühlgebläse 12 angetrieben, geht der Luftstrom nach oben bzw. aufwärts. Die LEDs 12 sind auf einer Oberfläche des Wärme ableitenden Elements 11 axial entlang des Wärme ableitenden Elements 11 angeordnet. Die Steuerung 14 ist mit dem Kühlgebläse 12 und den LEDs 13 elektrisch verbunden, um dem Kühlgebläse 12 zu ermöglichen, den Luftstrom nach oben bzw. aufwärts strömend anzutreiben und um die LEDs anzusteuern bzw. anzutreiben, aufzuleuchten.
In dieser Ausführungsform umfasst die Steuerung 14 einen Temperatursensor 141 und eine Steuerschaltung 142. Der Temperatursensor 141 kann die Temperatur des Wärme ableitenden Elements 11 erfassen bzw. feststellen. Die Steuerschaltung 142 ist mit dem Kühlgebläse 12, dem Temperatursensor 141 und den LEDs 13 elektrisch verbunden, um Wärmesignale von dem Temperatursensor 141 zu empfangen. Überschreitet die Temperatur des Wärme ableitenden Elements 11 eine bestimmte Temperatur, kann die Steuerschaltung 142 das Kühlgebläse 12 aktivieren, um den Luftstrom aufwärts strömend anzutreiben und den LEDs 13 zu ermöglichen, aufzuleuchten.
In der 5 kann die Steuerung 14 alternativ eine Verzögerungsschaltung 143 sein, der mit dem Kühlgebläse 12 und den LEDs 13 elektrisch verbunden ist, um das Kühlgebläse 12 steuerbar zu aktivieren, nachdem die LEDs 13 für eine bestimmte Dauer, beispielsweise fünf oder zehn Minuten aufgeleuchtet haben und um den LEDs 13 zu ermöglichen aufzuleuchten.
In den 4 und 5 kann die LED Lampe weiterhin eine Konstantstromeinrichtung 16 umfassen, die mit der Steuerschaltung 142 oder der Verzögerungsschaltung 143 elektrisch verbunden ist, um einen konstanten Strom in der Weise bereitzustellen, dass die Arbeitszeit der relevanten elektronischen Bestandteile verlängert werden kann.
In der 6 wird, während die LED Lampe arbeitet, die Steuerschaltung 142 oder die Verzögerungsschaltung 143 den elektrischen Strom der Konstantstromeinrichtung 16 mit den LEDs 13 elektrisch verbinden, um ein Aufleuchten der LEDs 13 zu ermöglichen. Die LEDs 13 erzeugen während des Auf- bzw. Leuchtens Wärme, wobei anschließend die Wärme zu dem Wärme ableitenden Element 11 geleitet wird. Da das Wärme ableitende Element 11 die Luftdurchgänge 111 umfasst, strömt die in den Luftdurchgängen 111 angeordnete Luft aufgrund der zu dem Wärme ableitenden Element 11 geleiteten Wärme nach oben bzw. aufwärts. In der Zwischenzeit strömt die unterhalb der Luftdurchgänge 111 angeordnete Luft aufwärts, um eine natürliche bzw. Eigen-Konvektion zu erzeugen, wobei anschließend die Wärme nach außen entnommen bzw. abgeleitet wird. Folglich kann das Wärme ableitende Element 11 die Wärme der LEDs 13 ableiten. Die Luft kann durch die Luftdurchgänge 111 hindurchgeführt werden, um zur Außenseite entnommen bzw. abgeleitet zu werden, da der Strömungswiderstand in den Luftdurchgängen 111 geringer ist als in den herkömmlichen Lamellen. Somit ist die Wirksamkeit der Wärmeableitung der vorliegenden Erfindung höher als bei dem Stand der Technik.
In der 7 bleiben die LEDs leuchten, wobei anschließend die Wärme zu dem Wärme ableitenden Element 11 übermittelt bzw. abgeleitet wird, oder das Wärme ableitende Element 11 wird von außen erwärmt, so dass die Temperatur des Wärme ableitenden Elements 11 weiterhin ansteigt. Unter den Umständen kann die LED Lampe 13 der ersten Ausführungsform die folgenden zwei Arten einer Wärmeableitung bereitstellen.
Erstens, der Temperatursensor 141 hält ein Erfassen der Temperatur des Wärme ableitenden Elements 11 aufrecht und übermittelt Temperatursignale an die Steuerschaltung 142. Ist die Temperatur des Wärme ableitenden Elements 11 höher als eine Bestimmte, dann wird die Konstantstromeinrichtung 16 durch die Steuerschaltung 142 mit dem Kühlgebläse 12 elektrisch verbunden, um das Kühlgebläse 12 anzutreiben die Aufwärtsströmung des Luftstroms in der Weise zu verstärken, dass die Wirksamkeit der Wärmeableitung des Wärme ableitenden Elements 11 erhöht wird. Außerdem wird die elektrische Verbindung zwischen der Konstantstromeinrichtung 16 und dem Kühlgebläse 12 durch die Steuerschaltung 142 aufrecht gehalten, bis die Steuerschaltung 142 die die elektrische Verbindung zwischen der Konstantstromeinrichtung 16 und den LEDs 13 deaktiviert.
Zweitens, solange die Verzögerungsschaltung 143 mit der Konstantstromeinrichtung 16 und den LEDs 13 elektrisch verbunden ist, beginnt sie das Tempo zu halten bzw. die Zeit anzuzeigen bzw. im Takt zu bleiben (keep time). Wird ein bestimmter Zeitpunkt erreicht, wird das Kühlgebläse 12 aktiviert, um die Wärmeableitung des Wärme ableitenden Elements 11 zu verstärken, bis die Verzögerungsschaltung 143 die elektrische Verbindung zwischen der Konstantstromeinrichtung 16 und den LEDs 13 deaktiviert.
Angesichts der vorstehend erwähnten zwei Arten und Weisen, kann, während das Wärme ableitende Element 11 weiterhin die Wärme absorbiert, was dessen Temperatur erhöht, das Kühlgebläse 12 weiterhin laufen, um die Aufwärtsströmung der Luft zu intensivieren bzw. zu steigern, um die Wärmeableitung des Wärme ableitenden Elements 11 weiterhin zu erhöhen. Verglichen mit dem Stand der Technik kann die vorliegende Erfindung eine Wärmeableitung immer noch beibehalten, während externe Wärme zu den LEDs 13 abgeleitet wird.
In 8 ist eine LED Lampe, die gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, der erste Ausführungsform ähnlich und von dieser, wie nachfolgend dargelegt verschieden.
Die LED Lampe umfasst weiterhin einen Lampenhalter bzw. Leuchtenträger 21 und eine Leuchtenabdeckung 22. Der Leuchtenträger 21 ist mit einer unteren Seite davon an dem Kühlgebläse 12 befestigt, das mehrere Ventilationsschlitze 211 und einen Wärmedurchgang 212 aufweist. Die Ventilationsschlitze 211 sind an einer oberen Seite des Leuchtenträgers 21 ausgebildet, um Wärme dadurch entweichen zu lassen. Der Wärmedurchgang 212 steht mit den Ventilationsschlitzen 211 in Verbindung. Die Leuchtenabdeckung 22 bedeckt die LEDs 13 und sind an dem Leuchtenträger 21 befestigt, der mehrere dadurch verlaufende Poren 221 aufweist, um einen äußeren Gegenstand daran zu hindern mit den LEDs 13 zu kollidieren und um eine optische Diffusions- bzw. Streuwirkung der durch die LEDs 13 emittierten Strahlen zu erzeugen. Die Poren 221 ermöglichen der Luft dadurch in die Leuchtenabdeckung 22 zu gelangen bzw. zu passieren.
In 9 ist eine LED Lampe, die gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, der der ersten Ausführungsform ähnlich, und weist den folgenden Unterschied auf. Die Luft führt durch die Poren 221 in der Leuchtenabdeckung 22, wobei anschließend die Wärme des Wärme ableitenden Elements 11 auf die Luft überführt bzw. abgeleitet wird, während sie durch die Luftdurchgänge 111 hindurchgeführt wird, so dass die Luft aufgeheizt wird. Danach zieht die heiße Luft an dem Kühlgebläse 12 vorbei und durch die Wärmedurchgänge 212 hindurch und entweicht anschliessend durch die Ventilationsschlitze 211 auf die Außenseite. Folglich leitet das Wärme ableitende Element 11 Wärme der LEDs 13 ab.
In den 10 und 11 ist eine LED Lampe, die gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, ähnlich zu der der zweiten Ausführungsform, die den folgenden Unterschied aufweist. Es liegt lediglich ein Luftdurchgang 111 vor und das Wärme ableitende Element 11 ist kegelförmig geformt, wodurch dessen obere Seite im Durchmesser größer bereitgestellt wird als dessen untere Seite. Auf diese Weise kann das Licht der LEDs 13 abwärts emittiert werden, um die Helligkeit der LED Lampe zu erhöhen. Der Betrieb der dritten Ausführungsform ist identisch zu dem der zweiten Ausführungsform, so dass diesbezüglich keine weitere Beschreibung erforderlich ist.
Zusammengefasst, umfasst die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile.

1. Die Luft zum Hindurchführen durch die Luftdurchgänge 111 wird gut genutzt, um eine wirksamere Wärmeableitung zu ermöglichen.
2. Das Kühlgebläse 12 wird aktiviert, um den Luftstrom nach oben anzutreiben, um weiterhin die Wärmeableitung des Wärme ableitenden Elements 11 zu erhöhen, so dass das Wärme ableitende Element 11 immer eine Wärmeableitung beibehält, während externe Wärme auf die LEDs 13 überführt bzw. abgeleitet wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich spezifisch bevorzugter Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist sie keineswegs auf die Einzelheiten der dargestellten Strukturen beschränkt, wobei jedoch Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden können.

Claims

LED Lampe umfassend: Ein säulenförmiges, Wärme ableitendes Element (11), das mindestens einen axial dadurch verlaufenden Luftdurchgang (111) aufweist; ein Kühlgebläse (12), das an das Wärme ableitende Element (11) und ein oberes Ende des mindestens einen Luftdurchgangs (111) angebracht ist; mindestens eine LED (13), die an einer Oberfläche des Wärme ableitenden Elements (11) angebracht ist; und eine Steuerung (14), die mit dem Kühlgebläse (12) und der mindestens einen LED (13) elektrisch verbunden ist, um dem Kühlgebläse (12) zu ermöglichen, einen Luftstrom aufwärts strömend anzutreiben, und um der mindestens einen LED (13) zu ermöglichen, aufzuleuchten.
LED Lampe nach Anspruch 1, worin die Steuerung (14) einen Temperatursensor (141) und eine Steuerschaltung (142) umfasst, worin der Temperatursensor (141) die Temperatur des Wärme ableitenden Elements (11) erfassen kann, worin die Steuerschaltung (142) mit dem Kühlgebläse (12), dem Temperatursensor (141) und der mindestens einen LED (13) elektrisch verbunden ist, um Temperatursignale von dem Temperatursensor (141) zu empfangen, was dem Kühlgebläse (12) ermöglicht, den Luftstrom aufwärts strömend anzutreiben, und der mindestens einen LED (13) ermöglicht, aufzuleuchten.
LED Lampe nach Anspruch 2, weiter umfassend, eine Konstantstromeinrichtung (16), worin die Konstantstromeinrichtung (16) mit der Steuerschaltung (142) zum Bereitstellen eines konstanten elektrischen Stromes elektrisch verbunden ist.
LED Lampe nach Anspruch 1, worin die Steuerung (14) eine Verzögerungsschaltung (143) ist, die mit dem Kühlgebläse (12) und der mindestens einen LED (13) elektrisch verbunden ist, um dem Kühlgebläse (12) zu ermöglichen, einen Luftstrom aufwärts strömend anzutreiben, und um der mindestens einen LED (13) zu ermöglichen, aufzuleuchten.
LED Lampe nach Anspruch 4, worin die Konstantstromeinrichtung (16) mit der Verzögerungsschaltung (143) zum Bereitstellen eines konstanten elektrischen Stromes elektrisch verbunden ist.
LED Lampe nach Anspruch 1, worin die mindestens eine LED (13) in Mehrzahl vorliegt, und worin die LEDs an einer Oberfläche des Wärme ableitenden Elements (11) axial angeordnet sind.
LED Lampe nach Anspruch 1, weiter umfassend, einen Leuchtenträger (21), worin der Leuchtenträger (21) an seiner unteren Seite an dem Kühlgebläse (12) befestigt ist und mehrere Ventilationsschlitze (211) und einen Wärmedurchgang (212) aufweist, worin die Ventilationsschlitze (211) auf einer oberen Seite des Leuchtenträgers (21) ausgebildet sind, um heiße Luft entweichen zu lassen, worin der Wärmedurchgang (212) mit den Ventilationsschlitzen (211) in Verbindung steht.
LED Lampe nach Anspruch 7, weiter umfassend, eine Leuchtenabdeckung (22), worin die Leuchtenabdeckung (22) mehrere dadurch verlaufende Poren (221) aufweist, worin die Leuchtenabdeckung (22) die mindestens eine LED (13) bedeckt und an dem Leuchtenträger (21) befestigt ist, um einen äußeren Gehenstand daran zu hindern, mit der mindestens einen LED (13) zu kollidieren, und um eine optische Streuwirkung der Strahlen zu erzeugen, die durch die mindestens eine LED (13) emittiert werden.
LED Lampe nach Anspruch 8, worin die mindestens eine LED (13) in Mehrzahl vorliegt und worin die LEDs (13) auf einer Oberfläche des Wärme ableitenden Elements (11) axial angeordnet sind.
LED Lampe nach Anspruch 1, worin das Wärme ableitende Element (11) kegelförmig geformt ist, wodurch seine obere Seite im Durchmesser größer bereitgestellt wird als dessen untere Seite.