DE102010031193B4 - Recessed ceiling light with cooling system - Google Patents
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Abstract
Einbauleuchte zum Einbau in eine Decken- oder Wandverkleidung, umfassend – ein Gehäuse mit Seitenwänden und einer Rückwand sowie einer in Einbaulage aus der Verkleidung heraus weisenden Lichtaustrittsöffnung, das in Einbaulage nur zum Raum vor der Verkleidung offen ist, – im Gehäuse beabstandet von den Seitenwänden ein plattenförmiges LED-Modul mit mindestens einer LED auf der zur Lichtaustrittsöffnung weisenden Seite einer Leiterplatte und einem Kühlkörper mit einer die Oberfläche vergrößernden Struktur, der auf der von der Lichtaustrittsöffnung weg weisenden Seite der Leiterplatte flächig aufliegt, – Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms zumindest zwischen Gehäuseinnenwand und Kühlkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur des Kühlkörpers auf der Leiterplatte Durchlässe aufweist, durch welche Luft zunächst senkrecht und im Weiteren parallel zur Leiterplatte strömen kann.Recessed luminaire for installation in a ceiling or wall covering, comprising - a housing with side walls and a rear wall as well as a light outlet opening pointing out of the covering in the installed position, which in the installed position is only open to the space in front of the covering, - in the housing spaced apart from the side walls plate-shaped LED module with at least one LED on the side of the circuit board facing the light exit opening and a heat sink with a surface-enlarging structure which lies flat on the side of the circuit board facing away from the light exit opening, - means for generating an air flow at least between the inner wall of the housing and Heat sink, characterized in that the structure of the heat sink on the circuit board has passages through which air can initially flow vertically and then parallel to the circuit board.
Description
Die Erfindung betrifft eine Deckenleuchte zum Einbau in eine Decken- oder Wandverkleidung mit Licht emittierenden Dioden (LED) und einem Kühlsystem.The invention relates to a ceiling light for installation in a ceiling or wall paneling with light-emitting diodes (LED) and a cooling system.
Obwohl sie herkömmlichen Lampen bezüglich des Wirkungsgrades bei der Umwandlung elektrischer Energie in Licht überlegen sind, fällt beim Betrieb von LED immer noch eine beträchtliche Menge Verlustwärme an. Diese Wärme muss abgeführt werden, weil ein übermäßiger Temperaturanstieg den Wirkungsgrad verschlechtern und einen Wärmestau mit Brandgefahr mit sich bringen könnte. Die Gefahr des Wärmestaus ist auch deshalb größer als bei herkömmlichen Lampen, weil die Lichterzeugung auf kleinem Raum erfolgt, was andererseits eine relativ kompakte Bauweise ermöglicht. Eine natürliche Konvektion kann insbesondere bei Deckeneinbauleuchten nicht stattfinden, weil es unerwünscht wäre, die warme Abluft in den gewöhnlich schlecht belüfteten Raum hinter der Verkleidung entweichen zu lassen.Although superior to conventional lamps in terms of efficiency in converting electrical energy to light, LED operation still produces a considerable amount of heat loss. This heat must be dissipated because excessive temperature rise could degrade efficiency and cause heat build-up with a risk of fire. The risk of heat build-up is therefore greater than in conventional lamps, because the light generation takes place in a small space, which on the other hand allows a relatively compact design. A natural convection can not take place, especially in recessed ceiling lights, because it would be undesirable to let the warm exhaust air escape into the usually poorly ventilated space behind the panel.
In der Offenlegungsschrift
Eine solche Leuchte weist aufgrund des speziellen Gehäuses eine beträchtliche Einbautiefe auf. Eine ähnliche Leuchte zeigt die
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Leuchten so fortzubilden, dass sie eine wirksame Wärmeabfuhr bei möglichst geringer Einbautiefe gestatten.It is therefore an object of the present invention to further develop the known luminaires so that they allow effective heat dissipation with the lowest possible installation depth.
Diese Aufgabe wird durch eine Leuchte nach dem Hauptanspruch gelöst.This object is achieved by a luminaire according to the main claim.
Durch die im eingebauten Bereich der Leuchte geschlossene Bauweise des Gehäuses wird vermieden, dass in Einbaulage warme Abluft hinter die Verkleidung strömt. Andererseits wird durch die von der Gehäuseinnenwand beabstandete Anbringung des LED-Moduls mit dem Kühlkörper ohne weiteres Gehäuse eine Führung für den erzeugten Luftstrom geschaffen.The closed design of the housing in the built-in area of the housing prevents warm exhaust air from flowing behind the panel in the installation position. On the other hand, a guide for the generated air flow is created by the spaced apart from the housing inner wall attachment of the LED module with the heat sink without further housing.
Das LED-Modul kann in üblicher Weise auf der LED-bestückten Seite der Leiterplatte das für die Stromversorgung der LED notwendige Leiterbahnsystem aufweisen. Die Leiterplatte kann aus einem Material hohe Wärmeleitfähigkeit bestehen, beispielsweise Oxidkeramik oder isolierend oberflächenbeschichtetes Metall wie eloxiertes Aluminium. Auf der zur Gehäuserückwand weisenden Rückseite ist die Leiterplatte mit einem Kühlkörper versehen, der mit seiner Vorderseite flächig auf der Leiterplatte aufliegt und auf der Rückseite eine die Oberfläche vergrößernde Struktur besitzt, beispielsweise eine Anordnung von Rippen oder Zapfen. Diese Struktur ist für einen Luftstrom parallel zur Leiterplatte durchlässig. Bei einer Struktur aus Zapfen ist dies augenfällig, bei Rippen müssen gegebenenfalls Öffnungen in den Rippen vorgesehen sein, durch die die Luft quer zu den Rippen strömen kann.The LED module may have in the usual way on the LED-equipped side of the circuit board necessary for the power supply of the LED track system. The circuit board can be made of a material having high thermal conductivity, for example, oxide ceramic or insulating surface-coated metal such as anodized aluminum. On the side facing the rear wall of the case, the printed circuit board is provided with a heat sink, which rests with its front surface on the circuit board and on the back has a surface enlarging structure, such as an array of ribs or pins. This structure is permeable to air flow parallel to the printed circuit board. In a structure of pin this is obvious, ribs may need to be provided openings in the ribs, through which the air can flow transversely to the ribs.
Alternativ oder zusätzlich zu dieser Gestaltung der Struktur auf der Rückseite des Kühlkörpers aus ist die Leiterplatte mit mehreren Öffnungen versehen, durch die Luft von der Vorderseite zur Rückseite strömen kann. In diesem Fall kann die erwähnte Durchlässigkeit der Struktur entbehrlich sein.Alternatively, or in addition to this design of the structure on the back of the heat sink, the printed circuit board is provided with a plurality of openings through which air can flow from the front side to the rear side. In this case, the mentioned permeability of the structure may be dispensable.
Die Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms umfassen bevorzugt einen Axialventilator. Selbstverständlich sind auch andere Ventilatoren, wie Radial- oder Tangentialventilatoren brauchbar, wenn die übrigen Bauteile entsprechend angepasst werden.The means for generating an air flow preferably comprise an axial fan. Of course, other fans, such as radial or tangential fans are useful if the other components are adjusted accordingly.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leiterplatte mehrfach gelocht und zwischen dem Kühlkörper sowie den Gehäuseinnenwänden verläuft eine Trennwand, in die der Ventilator integriert ist. Bei eingebauter Leuchte kann der Ventilator dann beispielsweise durch die Löcher in der Leiterplatte Luft aus dem Raum vor der Leuchte ansaugen, die dann über die Struktur auf dem Kühlkörper strömt und schließlich in den Spalt zwischen Trennwand und Gehäuserückwand gefördert wird. Diese Luft strömt dann weiter zur Seitenwand des Gehäuses und an dieser entlang zur Lichtaustrittsfläche, wo sie die Leuchte verlässt. Selbstverständlich kann der Ventilator die Luft auch in umgekehrter Richtung fördern. In diesem Fall strömt die frische Luft entgegen dem Temperaturgefälle in der Struktur des Kühlkörpers, also im Gegenstrom. Dadurch wird der für den Wärmeaustausch notwendige Weg kürzer, so dass die Einbautiefe weiter vermindert werden kann.In a preferred embodiment, the printed circuit board is perforated several times and between the heat sink and the housing inner walls extends a partition in which the fan is integrated. When the lamp is installed, the fan can then suck in air through the holes in the circuit board from the space in front of the lamp, which then flows through the structure on the heat sink and is finally conveyed into the gap between the partition and the rear wall of the housing. This air then flows on to the side wall of the housing and along it to the light exit surface, where it leaves the light. Of course, the fan can also promote the air in the opposite direction. In this case, the fresh air flows counter to the temperature gradient in the structure of the heat sink, ie in countercurrent. As a result, the way necessary for the heat exchange becomes shorter, so that the installation depth can be further reduced.
Bei dieser Ausführungsform ist weiter bevorzugt, dass die Trennwand auf der Struktur des Kühlkörpers aufliegt. Um eine Luftströmung von den Öffnungen der Leiterplatte zum Ventilator zu ermöglichen, muss die Struktur in diesem Fall Durchlässe haben, also beispielsweise aus Zapfen oder durchbohrten Rippen bestehen. Dies ermöglicht eine besonders niedrige Einbautiefe.In this embodiment, it is further preferred that the partition wall rests on the structure of the heat sink. In order to allow an air flow from the openings of the circuit board to the fan, the structure in this case must have passages, so for example consist of pins or pierced ribs. This allows a particularly low installation depth.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verläuft eine Trennwand senkrecht zur Leiterplatte mit dem Kühlkörper und der Gehäuseinnenwand. Diese Trennwand teilt also den Raum zwischen Leiterplatte/Kühlkörper und Gehäuseinnenwand in zwei Teile, die über die Spalte zwischen Kühlkörper/Leiterplatte und Gehäuseseitenwand zur Lichtaustrittsfläche offen sind. Wieder ist der Ventilator in diese Trennwand integriert und kann Luft von einem Teil in den anderen fördern. Auf der Saugseite strömt frische Luft durch die Lichtaustrittsfläche nach, während auf der Druckseite die erwärmte Luft die Leuchte durch die Licht austrittsfläche wieder verlässt. Auf beiden Seiten strömt die Luft durch die Durchlässe in der Kühlkörperstruktur, wodurch die Wärme aus dem Kühlkörper abgeführt wird.In a further preferred embodiment, a partition perpendicular to the circuit board with the heat sink and the runs Housing inner wall. Thus, this partition divides the space between the printed circuit board / heat sink and the housing inner wall into two parts, which are open to the light exit surface via the gaps between the heat sink / circuit board and the housing side wall. Again, the fan is integrated into this partition and can move air from one part to the other. On the suction side, fresh air flows through the light exit surface, while on the pressure side, the heated air leaves the light exit surface again through the light. On both sides, the air flows through the passages in the heat sink structure, whereby the heat is removed from the heat sink.
Bei dieser Ausführungsform kann der Ventilator selbst als Trennwand wirken, wenn er auf beiden Seiten an Kühlkörper und Gehäuserückwand anschließt. Insbesondere kann dabei anstelle eines Axialventilators auch ein Tangentialgebläse verwendet werden.In this embodiment, the fan itself can act as a partition when it connects on both sides of the heat sink and rear wall of the housing. In particular, it is also possible to use a tangential fan instead of an axial fan.
Außerdem kann bei dieser Ausführungsform eine lichtdurchlässige Abdeckung über der Leiterplatte auf der die Leiterbahnen und LED tragenden Seite angebracht werden, wodurch die elektrischen Teile abgedeckt und vom Luftstrom abgeschirmt wird. So ist ein IP-Schutz (Schutz gegen Berührung und Wasser) mit einer Klasse entsprechend der Dichtigkeit der Abdeckung sichergestellt. Eine solche Abdeckung kann beispielsweise aus Glas oder Plexiglas bestehen.In addition, in this embodiment, a translucent cover over the circuit board on the conductor tracks and LED carrying side are attached, whereby the electrical parts covered and shielded from the air flow. Thus, an IP protection (protection against contact and water) with a class according to the tightness of the cover is ensured. Such a cover may for example consist of glass or Plexiglas.
Soweit die Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms elektrisch betrieben werden, kann zur Vereinfachung des Aufbaus ein gemeinsames Netzgerät mit den LED vorgesehen werden.As far as the means for generating an air flow are electrically operated, a common power supply can be provided with the LED to simplify the construction.
Um die für die Erzeugung des Luftstroms verbrauchte elektrische Energie auf das Notwendige zu beschränken, kann die Leistung der Mittel zur Erzeugung des Luftstroms nach der Temperatur der Leiterplatte geregelt werden. So lassen sich äußere Einflüsse, beispielsweise Umgebungstemperatur oder Luftströmungen vor der Leuchte, neutralisieren. Alternativ kann auch die Leistung dieser Mittel automatisch angepasst werden, wenn die Helligkeit der Leuchte dem Bedarf entsprechend durch Änderung der vom LED-Modul aufgenommenen Leistung geändert wird, indem beispielsweise einzelne LED an- oder abgeschaltet werden oder die an den LED anliegende Spannung verändert wird.In order to limit the electrical energy consumed for the generation of the air flow to the necessary, the power of the means for generating the air flow can be regulated according to the temperature of the circuit board. This allows external influences, such as ambient temperature or air currents in front of the luminaire, to be neutralized. Alternatively, the power of these means can be automatically adjusted if the brightness of the luminaire is changed according to demand by changing the power consumed by the LED module, for example by switching individual LEDs on or off or changing the voltage applied to the LED.
Die erfindungsgemäße Leuchte eignet sich besonders zum Einbau in Decken- oder Wandverkleidungen, die einen geringen Abstand zur Decke oder Wand haben und daher nur geringe Einbautiefe zulassen. Bevorzugt wird sie so gestaltet, dass nach dem Einbau die Leiterplatte mit den LED angenähert in der Ebene der Verkleidung liegt.The lamp according to the invention is particularly suitable for installation in ceiling or wall paneling, which have a small distance from the ceiling or wall and therefore allow only low installation depth. Preferably, it is designed so that after installation, the circuit board with the LED is approximately in the plane of the panel.
Die erfindungsgemäße Leuchte eignet sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, für den Einbau in Decken- und Wandverkleidungen von Innenräumen. Da die Luft zur Kühlung dem Innenraum entnommen und wieder zugeführt wird, entstehen keine Luftdruckänderungen, die beispielsweise an anderer Stelle des Raums unerwünschte Strömungen hervorrufen könnten. Auch trägt die Abwärme zur Raumheizung bei.The luminaire according to the invention is particularly, but not exclusively, suitable for installation in ceiling and wall coverings of interiors. Since the air is removed from the interior for cooling and fed back, there are no changes in air pressure, which could cause unwanted currents elsewhere in the room, for example. The waste heat also contributes to the space heating.
Mit der erfindungsgemäßen Leuchte wird eine wirksamere Kühlung der LED bei gleichzeitig kompakter Bauweise und reduzierter Einbautiefe erzielt. Damit können die LED bei niedrigerer Temperatur und somit höherer Lichtausbeute betrieben werden. Durch die Luftführung wird die Leuchte weitgehend von ihrer Umgebung thermisch entkoppelt, so dass diese keinen Einfluss auf die Leistung der Leuchte hat.With the lamp according to the invention a more effective cooling of the LED is achieved with a compact design and reduced installation depth. Thus, the LED can be operated at a lower temperature and thus higher light output. Due to the air duct, the luminaire is largely thermally decoupled from its surroundings, so that it has no influence on the performance of the luminaire.
Das neue Kühlsystem eignet sich auch für die Verwendung mit OLEDs.The new cooling system is also suitable for use with OLEDs.
Die Erfindung wird nun beispielhaft anhand der beigegebenen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leuchtelamp
- 22
- Deckenverkleidungceiling panel
- 33
- Gehäusecasing
- 44
- Leiterplattecircuit board
- 55
- LEDLED
- 66
- Kühlkörperheatsink
- 77
- Rippenribs
- 88th
- Trennwandpartition wall
- 99
- AxialventilatorAxial
- 1010
- Löcherholes
- 1111
- Spalt zum GehäuseGap to the housing
- 1212
- Luftstromairflow
- 1313
- GehäuserückwandRear panel
- 1414
- GehäuseseitenwandHousing sidewall
- 2121
- Leuchtelamp
- 2222
- Verkleidungpaneling
- 2323
- Gehäusecasing
- 2424
- Leiterplattecircuit board
- 2525
- LEDLED
- 2626
- Kühlkörperheatsink
- 2727
- Rippenribs
- 2828
- Abdeckungcover
- 2929
- Ventilatorfan
- 3131
- Spaltgap
- 3232
- Luftstromairflow
- 3333
- GehäuserückwandRear panel
- 3434
- erster Raumfirst room
- 3535
- zweiter Raumsecond room
Claims (11)
Priority Applications (1)
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DE102010031193.6A DE102010031193B4 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Recessed ceiling light with cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102010031193.6A DE102010031193B4 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Recessed ceiling light with cooling system |
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2010
- 2010-07-09 DE DE102010031193.6A patent/DE102010031193B4/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20150327 |
|
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