DE102011003411B3

DE102011003411B3 - LED-Leuchte

Info

Publication number: DE102011003411B3
Application number: DE102011003411A
Authority: DE
Inventors: Klaus Siara
Original assignee: Franz Sill GmbH
Current assignee: Franz Sill GmbH
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: EP2481977A3; EP2481977A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine LED-Leuchte aus einem Gehäuse, mindestens einer LED als Lichtquelle und einer Linse zum Führen des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts. Um eine LED-Leuchte zu schaffen, die bei erheblich höherer Leistung ohne eine aktive Kühleinrichtung arbeitet, sieht die Erfindung vor, dass das Gehäuse (1) als kegelstumpfförmiger Kühlkörper (2) mit einer Vielzahl in der Außenwand (3) angeordneter Kühlrippen (4) ausgebildet ist, dass eine kegelstumpfförmige Großlinse (10) mit einem im Wesentlichen gleichen Raumvolumen wie der Kühlkörper (2) vorgesehen ist und mit der im Durchmesser kleinen Fläche (11) der Großlinse (10) an die im Durchmesser große Fläche (13) des Kühlkörpers (2) anschließt, dass zwischen dem Kühlkörper (2) und der Großlinse (10) ein LED-Array (21) mit einer Vielzahl von LED's angeordnet ist und dass für den Kühlkörper (2) und die Großlinse (10) die jeweils große Fläche (7, 13) umfassende, miteinander verbundene Rahmenteile (14, 15) vorgesehen sind. (4)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine LED-Leuchte aus einem Gehäuse, mindestens einer LED als Lichtquelle und einer Linse zum Führen des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts.
Eine LED-Leuchte dieser Art ist aus der DE 198 34 520 A1 vorbekannt. Diese hat in der Ausführung mit einer LED eine Leistung von 1 bis 5 Watt. Zur Steigerung der Leistung müssen mehrere Lichtquellen und Optiken miteinander gekoppelt werden. Dabei besteht das Problem der Kühlung der mehreren Lichtquellen. Diese erfolgt meist mittels einer aktiven Kühleinrichtung.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine LED-Leuchte der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei erheblich höherer Leistung ohne eine aktive Kühleinrichtung arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Gehäuse als kegelstumpfförmiger Kühlkörper mit einer Vielzahl in der Außenwandung angeordneter Kühlrippen ausgebildet ist, dass eine kegelstumpfförmige Großlinse mit einem im Wesentlichen gleichen Raumvolumen wie der Kühlkörper vorgesehen ist und mit der im Durchmesser kleinen Fläche der Großlinse an die im Durchmesser große Fläche des Kühlkörpers anschließt, dass zwischen dem Kühlkörper und der Großlinse ein LED-Array mit einer Vielzahl von LED's angeordnet ist und dass für den Kühlkörper und die Großlinse den jeweils großen Durchmesser umfassende, miteinander verbundene Rahmenteile vorgesehen sind.
Mit dem kegelstumpfförmigen Kühlkörper und der in der Außenwand angeordneten Vielzahl an Kühlrippen wird eine passive Kühlung der LED-Leuchte bewirkt, wobei die Verlustleistung als Wärme über eine starke Verrippung der Oberfläche abgeführt wird. Hierdurch kann die LED-Leuchte z. B. mit einem handelsüblichen Array von 8 × 8 LED's mit einem Leistungsbereich von etwa 50 W ausgebildet werden.
Die Großlinse dient dazu, die extreme Breitenstrahlung des LED-Arrays (Lambertstrahler) zu lenken und eine engstrahlende Strahlung mit einem Halbwertswinkel von 14° zu bewirken.
Es ist zwar aus CA 2 724 319 A1 und WO 2009/140528 A9 bereits eine LED-Leuchte bekannt, bei der das Gehäuse als kegelstumpfförmiger Kühlkörper ausgebildet ist, die eine kegelstumpfförmige Großlinse umfasst und bei der zwischen dem Kühlkörper und der Großlinse ein LED-Array angeordnet ist. Allerdings fehlen bei dieser LED-Leuchte die hier wesentlichen erfindungsgemäßen Merkmale, dass der Kühlkörper Kühlrippen aufweist, dass die Großlinse an die im Durchmesser große Fläche des Kühlkörpers anschließt und dass der Kühlkörper und die Großlinse miteinander über die jeweils großen Flächen umfassende Rahmenteile verbunden sind. Somit können mit dieser LED-Leuchte die erfindungsgemäßen Vorteile nicht erreicht werden.
Aus WO 2009/156969 A2 ist ferner eine LED-Leuchte mit voneinander beabstandetem Kühlkörper und Linse bekannt. Auch hier weist der Kühlkörper keine Kühlrippen auf, und die Linse ist nicht als Großlinse ausgebildet, sondern jeder LED ist eine eigene kegelstumpfförmige Linse zugeordnet. Auch mit dieser LED-Leuchte können die erfindungsgemäßen Vorteile nicht erreicht werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Großlinse eine von der im Durchmesser kleinen Fläche ausgehende Senke zur Einkopplung des von den LED's abgestrahlten Lichts in die Großlinse vorgesehen ist.
Ferner ist vorgesehen, dass der Kühlkörper aus Aluminium und die Großlinse aus Echtglas, PMMA (Polymethylmethacrylat) oder Polycarbonat (PC) gebildet sind.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die kleine Fläche des Kühlkörpers im Durchmesser etwa 49,4 mm, die große Fläche des Kühlkörpers im Durchmesser etwa 116,6 mm und die Höhe etwa 57,4 mm und die kleine Fläche der Großlinse im Durchmesser etwa 49,4 mm, die große Fläche der Großlinse im Durchmesser etwa 116,6 mm und die Höhe der Großlinse zwischen etwa 57,4 mm und etwa 66 mm betragen, da die Lichtaustrittsöffnung der Großlinse konkav ausgebildet ist.
Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rahmenteile zur Verbindung des Kühlkörpers mit der Großlinse aus diese an den großen Flächen außen umschließenden Ringen ausgebildet sind, die mittels seitlich angeordneten Führungsgestänges zusammen gehalten sind.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand einer Ausführungsform einer LED-Leuchte näher erläutert.
Es zeigt:
1: eine Seitenansicht der LED-Leuchte
2: eine Rückansicht der LED-Leuchte
3: eine Untersicht der LED-Leuchte und
4: einen prinzipiellen Vertikalschnitt durch die LED-Leuchte
Die LED-Leuchte umfasst als Gehäuse 1 einen kegelstumpfförmigen Kühlkörper 2 mit einer Vielzahl von außen in der Außenwand 3 angeordneten Kühlrippen 4, zwischen denen Kühlschlitze 5 ausgebildet sind. Die auf der Oberseite angeordnete, im Durchmesser kleine und ebene Fläche 6 des Kühlkörpers 2 ist geschlossen. Die auf der Unterseite angeordnete große Fläche 7 des Kühlkörpers 2 ist mit einer mit nicht dargestellten Kühlschlitzen versehenen ebenen Abschlußscheibe 8 mit einer zentralen kreisrunden Öffnung 9 versehen. Der Kühlkörper 2 und die Abschlußscheibe 8 bestehen aus Aluminium. Der Durchmesser der kleinen Fläche 5 des Kühlkörpers 2 beträgt etwa 49,4 mm. Der Durchmesser der großen Fläche 7 des Kühlkörpers 2 beträgt etwa 116,6 mm. Die Höhe des Kühlkörpers 2 beträgt etwa 57,4 mm. Die kühlende Oberfläche des Kühlkörpers 2 beträgt etwa 0,25 m².
Unterhalb des kegelstumpfförmigen Kühlkörpers 2 ist eine kegelstumpfförmige Großlinse 10 angeordnet, die ein im Wesentlichen gleiches Raumvolumen wie der kegelstumpfförmige Kühlkörper 2 aufweist und die mit ihrer im Durchmesser kleineren oberen Fläche 11 an die im Durchmesser große Fläche 7 des Kühlkörpers 2 anschließt.
In der Großlinse 10 ist eine von der kleinen oberen Fläche 11 ausgehende Senke 12 ausgebildet. Die als Lichtaustrittsöffnung dienende untere große Fläche 13 der Großlinse 10 mit dem großen Durchmesser ist konkav ausgebildet. Die Großlinse 10 ist aus Echtglas, PMMA (Polymethylmethacrylat) oder Polycarbonat (PC) gebildet. Der Durchmesser der kleinen oberen Fläche 11 der Großlinse 10 beträgt etwa 49,4 mm. Der Durchmesser der großen unteren Fläche 13 der Großlinse 10 beträgt etwa 116,6 mm. Die Höhe der Großlinse 10 beträgt zwischen etwa 57,4 mm und etwa 66 mm, da die als Lichtaustrittsöffnung dienende untere Fläche 13 der Großlinse 10 konkav ausgebildet ist.
Sowohl der Kühlkörper 2 als auch die Großlinse 10 sind auf der jeweiligen Außenseite in der Höhe der unteren großen Flächen 7 bzw. 13 von miteinander verbundenen Rahmenteilen 14, 15 in Form von Ringen 16, 17 eingespannt, welche den Kühlkörper 2 und die Großlinse 10 mittels nach innen ragender umlaufender Stege 18, 19 halten. Die Verbindung der Ringe 16, 17 erfolgt durch ein seitlich angebrachtes Führungsgestänge 20, an dem beide Ringe 16, 17 in dem der Höhe der Großlinse entsprechenden Abstand festgelegt sind.
Im Bereich zwischen der Oberseite der Großlinse 10, die durch die obere Fläche 13 mit dem kleinen Durchmesser gebildet wird, und dem Bereich der Unterseite des Kühlkörpers 2, die durch die große Fläche 7 bzw. die Abschlußscheibe 9 gebildet wird, ist ein mit einer Vielzahl von LED's bestücktes LED-Array 21 gelagert, das mit einer nicht dargestellten Halterung im Innern des Kühlkörpers 2 fest verschraubt ist. Im Ausführungsbeispiel umfasst das LED-Array 21 eine Matrix von 8 × 8, d. h. 64 LED's, die durch den Kühlkörper 2 mittels dort verlegter, nicht dargestellter Leitungen von einem außerhalb des Kühlkörpers 2 angeordneten, ebenfalls nicht dargestellten Steuergerät mit elektrischer Energie versorgt werden. Das Steuergerät ist an dem Führungsgestänge 18 befestigt. Mittels des LED-Arrays 21 kann eine Gesamtleistung von 50 Watt erzeugt werden. Das vom LED-Array 21 abgestrahlte Licht wird über die Senke 12 in die Großlinse 10 eingekoppelt, an den Innenseiten der kegelstumpfförmigen Großlinse 10 vollständig reflektiert und aus der unteren, konkaven Fläche 13 der Großlinse 10 ausgestrahlt.
Die Begriffe „untere und obere Fläche” beziehen sich auf die Anordnung der LED-Leuchte auf den Zeichnungen. Da die LED-Leuchte auch beliebig gedreht werden kann, sind diese Begriffe nicht zwingend. Auch kann die LED-Leuchte ohne eine Änderung des grundsätzlichen Aufbaus als Deckeneinbauleuchte verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Kühlkörper
3: Außenwand
4: Kühlrippe
5: Kühlschlitz
6: obere kleine Fläche von 2
7: untere große Fläche von 2
8: Abschlußplatte
9: zentrale Öffnung in 8
10: Großlinse
11: kleine obere Fläche von 10
12: Senke
13: große untere Fläche von 10
14: Rahmenteil
15: Rahmenteil
16: Ring
11: Ring
18: Steg
19: Steg
20: Führungsgestänge
21: LED-Array

Claims

LED-Leuchte aus einem Gehäuse, welches als kegelstumpfförmiger Kühlkörper ausgebildet ist, mindestens einer LED als Lichtquelle und einer Linse, welche als kegelstumpfförmige Großlinse ausgebildet ist, zum Führen des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine Vielzahl in der Außenwand (3) des kegelstumpfförmigen Kühlkörpers (2) angeordnete Kühlrippen (4) aufweist, dass die kegelstumpfförmige Großlinse (10) ein im Wesentlichen gleiches Raumvolumen wie der Kühlkörper (2) aufweist, und mit der im Durchmesser kleinen Fläche (11) der Großlinse (10) an die im Durchmesser große Fläche (13) des Kühlkörpers (2) anschließt, dass zwischen dem Kühlkörper (2) und der Großlinse (10) ein LED-Array (21) mit einer Vielzahl von LED's angeordnet ist und
LED-Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Großlinse (10) eine von der im Durchmesser kleinen Fläche (11) der Großlinse (10) ausgehende Senke (12) zur Einkopplung des von den LED's des LED-Arrays (21) abgestrahlten Lichts in die Großlinse (10) vorgesehen ist.
LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (2) aus Aluminium und die Großlinse aus Echtglas, PMMA (Polymethylmethacrylat) oder Polycarbonat (PC) gebildet sind.
LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Fläche (6) des Kühlkörpers (2) im Durchmesser etwa 49,4 mm, die große Fläche (7) des Kühlkörpers (2) im Durchmesser etwa 116,6 mm und die Höhe des Kühlkörpers (2) etwa 57,4 mm betragen.
LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Fläche (11) der Großlinse (10) im Durchmesser etwa 49,4 mm, die große Fläche (13) der Großlinse (10) im Durchmesser etwa 116,6 mm und die Höhe der Großlinse (10) zwischen etwa 57,4 mm und etwa 66 mm betragen, da die als Lichtaustrittsöffnung dienende große Fläche (13) der Großlinse (10) konkav ausgebildet ist.
LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenteile (14, 15) zur Verbindung des Kühlkörpers (2) mit der Großlinse (10) als diese an den großen Flächen (2, 13) von außen umschließende Ringe (16, 17) ausgebildet sind, die mittels eines seitlich angeordneten Führungsgestänges (20) zusammen gehalten sind.