DE102011004493A1 - lighting device - Google Patents

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Knut Asmussen
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Halbleiterlichtquellenanordnung (100), die thermisch mittels mindestens eines Wärmerohres (201, 202) an einen Kühlkörper (2) gekoppelt ist, und Belüftungsmittel für den Kühlkörper (2) vorgesehen sind, die mindestens einen Ventilator (3) umfassen, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Elektronik (4) zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung (100) aufweist, die im Wirkungsbereich des mindestens einen Ventilators (3) angeordnet ist oder die thermisch mittels des mindestens einen Wärmerohres (201, 202) an den Kühlkörper (2) gekoppelt ist.The invention relates to a lighting device with a semiconductor light source arrangement (100), which is thermally coupled to a heat sink (2) by means of at least one heat pipe (201, 202), and ventilation means are provided for the heat sink (2), which have at least one fan (3). The lighting device comprises electronics (4) for operating the semiconductor light source arrangement (100), which is arranged in the effective range of the at least one fan (3) or which is thermally connected to the cooling body (2) by means of the at least one heat pipe (201, 202). is coupled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a lighting device according to the preamble of patent claim 1.

I. Stand der TechnikI. State of the art

Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2007 028 301 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem Gehäuse, mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle, die in dem Gehäuse angeordnet ist und mittels mindestens einer Heatpipe thermisch mit einem Kühlkörper verbunden ist, und mit Belüftungsmitteln, die einen Ventilator zur Belüftung des Kühlkörpers aufweisen.Such a lighting device is for example in the published patent application DE 10 2007 028 301 A1 disclosed. This document describes a vehicle headlamp with a housing, with at least one semiconductor light source, which is arranged in the housing and is thermally connected by means of at least one heat pipe with a heat sink, and with aeration means, which have a fan for ventilation of the heat sink.

II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die eine Elektronik zum Betrieb der Halbleiterlichtquellen umfasst und zusätzlich zur Kühlung der Halbleiterlichtquellen auch eine zuverlässige Kühlung der zum Betrieb der Halbleiterlichtquellen erforderlichen Elektronik ermöglicht.It is an object of the invention to provide a generic illumination device, which includes electronics for operating the semiconductor light sources and in addition to the cooling of the semiconductor light sources also allows reliable cooling of the electronics required for the operation of the semiconductor light sources.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.This object is achieved by a lighting device with the features of claim 1. Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Halbleiterlichtquellenanordnung, die thermisch mittels mindestens eines Wärmerohres an einen Kühlkörper gekoppelt ist, und Belüftungsmittel für den Kühlkörper, die mindestens einen Ventilator umfassen, sowie eine Elektronik zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung, die im Wirkungsbereich des mindestens einen Ventilators angeordnet ist oder die thermisch mittels des mindestens einen Wärmerohrs an den Kühlkörper gekoppelt ist. Dadurch wird eine effiziente Kühlung sowohl der Halbleiterlichtquellen als auch der zum Betrieb der Halbleiterlichtquellen erforderlichen Elektronik ermöglicht. Außerdem bilden bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit die Halbleiterlichtquellen und die ihnen zugeordnete Elektronik eine Baueinheit, so dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit als Modul in einem Fahrzeugscheinwerfer, beispielsweise zum Erzeugen von Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Dauerfahrlicht, Positionslicht und Tagfahrlicht, verwendbar ist und im Fall eines Defekts auf einfache Weise gegen eine andere baugleiche Beleuchtungseinheit ausgetauscht werden kann. Die von den Halbleiterlichtquellen während ihres Betriebs erzeugte Wärme wird mittels des mindestens einen Wärmerohres zu dem Kühlkörper geleitet und über diesen unter Mitwirkung des mindestens einen Ventilators an die Umgebung abgeführt. Da die Elektronik im Wirkungsbereich des mindestens einen Ventilators angeordnet ist oder thermisch mittels des mindestens einen Wärmerohres an den Kühlkörper gekoppelt ist, wird die von der Elektronik generierte Wärme ebenfalls über den Kühlkörper am die Umgebung abgeführt.The illumination device according to the invention has a semiconductor light source arrangement, which is thermally coupled by means of at least one heat pipe to a heat sink, and ventilation means for the heat sink, comprising at least one fan, as well as electronics for operating the semiconductor light source arrangement, which is arranged in the area of action of the at least one fan or thermally coupled by means of the at least one heat pipe to the heat sink. This enables efficient cooling of both the semiconductor light sources and the electronics required to operate the semiconductor light sources. In addition, in the illumination unit according to the invention, the semiconductor light sources and their associated electronics form a structural unit, so that the illumination unit according to the invention can be used as a module in a vehicle headlamp, for example to produce low beam, high beam, fog light, continuous running light, position light and daytime running light, and in the case of a defect can be easily replaced with another identical lighting unit. The heat generated by the semiconductor light sources during their operation is conducted by means of the at least one heat pipe to the heat sink and discharged via this with the cooperation of the at least one fan to the environment. Since the electronics are arranged in the area of action of the at least one fan or are thermally coupled to the heat sink by means of the at least one heat pipe, the heat generated by the electronics is likewise dissipated via the heat sink to the surroundings.

Der Begriff Halblichtquellenanordnung bezeichnet eine Anordnung von einer oder mehreren Leuchtdioden oder Laserdioden, die während ihres Betriebs, gegebenenfalls unter Mitwirkung von Leuchtstoffen, weißes oder farbiges Licht oder Infrarotstrahlung emittieren. Der Begriff Wärmerohr bezeichnet eine Heatpipe, bei der unter Ausnutzung des Kapillareffekts die kondensierte Flüssigkeit zum Verdampfer zurückgeführt wird, oder ein Thermosiphon, bei dem unter Ausnutzung der Schwerkraft die kondensierte Flüssigkeit zum Verdampfer zurückgeführt wird.The term half-light source arrangement denotes an arrangement of one or more light-emitting diodes or laser diodes which emit white or colored light or infrared radiation during their operation, if appropriate with the participation of phosphors. The term heat pipe refers to a heat pipe in which the condensed liquid is recycled to the evaporator by utilizing the capillary effect, or a thermosyphon in which the condensed liquid is returned to the evaporator by utilizing gravity.

Die zum Betrieb der Halbleiterlichtquellen erforderliche Elektronik ist vorteilhafterweise auf einem Träger, beispielsweise auf einer Montageplatte oder einem Leiterrahmen (Leadframe) angeordnet, um eine einfache Montage und Kontaktierung sowie räumlich kompakte Anordnung der Komponenten der Elektronik zu ermöglichen.The electronics required for operating the semiconductor light sources are advantageously arranged on a carrier, for example on a mounting plate or a leadframe, in order to enable simple mounting and contacting as well as spatially compact arrangement of the components of the electronics.

Der Träger für die Elektronik weist vorzugsweise mindestens eine dem mindestens einen Ventilator zugewandte Montagefläche auf, auf der Elektronikkomponenten angeordnet sind, um eine optimale Belüftung der Elektronikkomponenten mittels des mindestens einen Ventilators zu gewährleisten. Vorzugsweise ist der Träger für die Elektronik zusätzlich thermisch an das mindestens eine Wärmerohr gekoppelt, um die von der Elektronik erzeugte Wärme zusätzlich auch über das Wärmerohr an den Kühlkörper abzuführen. Die von der Elektronik erzeugte Wärme wird vorzugsweise mittels des mindestens einen Ventilators als auch mittels des mindestens einen Wärmerohrs und des Kühlkörpers an die Umgebung abgeführt.The support for the electronics preferably has at least one mounting surface facing the at least one fan, on which electronic components are arranged in order to ensure optimum ventilation of the electronic components by means of the at least one fan. Preferably, the support for the electronics is additionally thermally coupled to the at least one heat pipe in order to additionally dissipate the heat generated by the electronics also via the heat pipe to the heat sink. The heat generated by the electronics is preferably dissipated by means of the at least one fan as well as by means of the at least one heat pipe and the heat sink to the environment.

Vorteilhafterweise umfasst die Halbleiterlichtquellenanordnung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine Trägerplatte, vorzugsweise eine Metallkernplatine, auf deren Oberfläche die Halbleiterlichtquellen angeordnet sind und die thermisch an das mindestens eine Wärmerohr gekoppelt ist. Die Trägerplatte ermöglicht eine einfache Montage, elektrische Kontaktierung und thermische Kopplung der Halbleiterlichtquellen an eine Kühlvorrichtung.Advantageously, the semiconductor light source arrangement of the illumination device according to the invention comprises a support plate, preferably a metal core board, on the surface of which the semiconductor light sources are arranged and which is thermally coupled to the at least one heat pipe. The carrier plate allows easy mounting, electrical contacting and thermal coupling of the semiconductor light sources to a cooling device.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weist vorteilhafterweise ein Gehäuse auf, in dessen Innenraum die Elektronik und der mindestens eine Ventilator angeordnet sind. Das Gehäuse schützt die Komponenten der Elektronik vor Schmutz und Beschädigung und ermöglicht ferner eine elektromagnetische Abschirmung der Elektronik. Zwecks elektromagnetischer Abschirmung der Elektronik kann das Gehäuse auf seiner Innenseite oder Außenseite metallisiert sein und gegebenenfalls mit einem internen Massebezugspotenzial der Elektronik verbunden sein.The illumination device according to the invention advantageously has a housing, in the interior of which the electronics and the at least one fan are arranged. The housing protects the components of the electronics from dirt and damage and also allows electromagnetic shielding of the electronics. For electromagnetic shielding of the electronics, the housing may be metallized on its inside or outside and optionally connected to an internal ground reference potential of the electronics.

Der Kühlkörper der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung weist vorteilhafterweise Kühlrippen oder durch Schlitze voneinander getrennte Lamellen auf, um eine optimale Belüftung mit Hilfe des mindestens einen Ventilators zu gewährleisten.The heat sink of the illumination device according to the invention advantageously has cooling fins or louvres separated from one another by slots in order to ensure optimum ventilation with the aid of the at least one fan.

Vorzugsweise besitzt das Gehäuse mindestens eine Wand mit einer Aussparung für die Kühlrippen oder für die durch Schlitze getrennte Lamellen des Kühlkörpers, um eine Belüftung der im Innenraum angeordneten Elektronik mit Hilfe des mindestens einen Ventilators zu ermöglichen.Preferably, the housing has at least one wall with a recess for the cooling fins or slits of the heat sink separated by slits to allow ventilation of the electronics arranged in the interior with the aid of the at least one fan.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung weisen zwei einander gegenüber liegende Wände des Gehäuses Aussparungen für die Kühlrippen bzw. Lamellen des Kühlkörpers auf, um durch die Schlitzen zwischen den Kühlrippen bzw. Lamellen des Kühlkörpers einen Luftstrom in den Innenraum des Gehäuses zu erlauben.According to a preferred embodiment of the illumination device according to the invention have two opposing walls of the housing recesses for the cooling fins or fins of the heat sink to allow through the slots between the cooling fins or fins of the heat sink, a flow of air into the interior of the housing.

Zwecks optimaler Belüftung der Elektronik und des Kühlkörpers umschließen der Träger für die Elektronik und die Kühlrippen bzw. Lamellen des Kühlkörpers vorzugsweise den mindestens einen Ventilator.For optimal ventilation of the electronics and the heat sink, the support for the electronics and the cooling fins or fins of the heat sink preferably surround the at least one fan.

III. Beschreibung des bevorzugten AusführungsbeispielsIII. Description of the Preferred Embodiment

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment. Show it:

1 Eine isometrische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Sicht auf die Vorderseite der Beleuchtungseinrichtung 1 An isometric view of the illumination device according to the preferred embodiment of the invention with a view of the front of the illumination device

2 Eine isometrische Darstellung der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung mit zusätzlicher Primäroptik 2 An isometric illustration of in 1 pictured illumination device with additional primary optics

3 Eine isometrische Darstellung der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung mit Sicht auf die Rückseite der Beleuchtungseinrichtung 3 An isometric illustration of in 1 illustrated illumination device with a view of the back of the illumination device

4 Einen Querschnitt durch die in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung entlang der parallel zur Vorder- und Rückseite verlaufenden Querschnittsebene G-G 4 A cross section through the in 1 illustrated illumination device along the parallel to the front and back extending cross-sectional plane GG

5 Eine erste Seitenansicht der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung 5 A first side view of the in 1 pictured illumination device

6 Einen Querschnitt durch die in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung entlang der senkrecht zur Vorder- und Rückseite verlaufenden Querschnittsebene F-F 6 A cross section through the in 1 illustrated illumination device along the plane perpendicular to the front and back cross-sectional plane FF

7 Eine Draufsicht auf die Vorderseite der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung 7 A top view of the front of the in 1 pictured illumination device

8 Eine zweite Seitenansicht der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung in einer um 90 Grad gegenüber der 5 gedrehten Ansicht 8th A second side view of the illumination device depicted in FIG 5 rotated view

9 Einen Querschnitt durch die in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung entlang der senkrecht zur Vorder- und Rückseite verlaufenden Querschnittsebene H-H 9 A cross section through the in 1 illustrated illumination device along the perpendicular to the front and back extending cross-sectional plane HH

10 Eine Draufsicht auf die Vorderseite des Kühlkörpers der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung 10 A top view of the front of the heat sink of in 1 pictured illumination device

11 Eine erste Seitenansicht des in 10 abgebildeten Kühlkörpers 11 A first side view of the in 10 pictured heat sink

12 Eine Draufsicht auf die Rückseite des in 10 abgebildeten Kühlkörpers 12 A top view of the back of the in 10 pictured heat sink

13 Eine isometrische Darstellung des in 10 abgebildeten Kühlkörpers 13 An isometric illustration of the in 10 pictured heat sink

14 Eine zweite Seitenansicht des in 10 abgebildeten Kühlkörpers in einer um 90 Grad gegenüber der in 11 gedrehten Darstellung 14 A second side view of the in 10 imaged heat sink in a 90 degrees from the in 11 rotated presentation

15 Einen Querschnitt durch die Elektronik und den Ventilator der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung entlang der parallel zur vorder- und Rückseite der Beleuchtungseinrichtung verlaufenden Querschnittsebene C-C 15 A cross section through the electronics and the fan in 1 illustrated illumination device along the parallel to the front and back of the illumination device extending cross-sectional plane CC

16 Eine erste Seitenansicht der Elektronik der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung 16 A first side view of the electronics in 1 pictured illumination device

17 Einen Querschnitt durch die Elektronik und den Ventilator entlang der senkrecht zur Vorder- und Rückseite der Beleuchtungseinrichtung verlaufenden Querschnittsebene A-A 17 A cross section through the electronics and the fan along the perpendicular to the front and back of the lighting device extending cross-sectional plane AA

18 Eine Draufsicht auf die Vorderseite der in 15 abgebildeten Elektronik 18 A top view of the front of the in 15 pictured electronics

19 Eine zweite Seitenansicht der in 15 abgebildeten Elektronik in einer um 90 Grad gegenüber der 16 gedrehten Darstellung 19 A second side view of the 15 pictured electronics in a 90 degrees compared to the 16 rotated presentation

20 Eine Querschnitt durch die Elektronik und den Ventilator entlang der senkrecht zur Vorder- und Rückseite der Beleuchtungseinrichtung verlaufenden Querschnittsebene B-B 20 A cross-section through the electronics and the fan along the perpendicular to the front and back of the illumination device extending cross-sectional plane BB

Die 1 bis 3 zeigen eine schematischer Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, die für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug als Frontscheinwerfer vorgesehen ist, um die Beleuchtungsfunktionen, Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Tagfahrlicht, Positionslicht und Parklicht zu damit zu verwirklichen.The 1 to 3 show a schematic representation of a preferred embodiment of the illumination device according to the invention, which is intended for use in a motor vehicle as a headlight to realize the lighting functions, low beam, high beam, fog light, daytime running lights, position light and parking light with it.

Diese Beleuchtungseinrichtung besitzt ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 1 mit einer Vorderwand 10, einer Rückwand 11, zwei einander gegenüberliegenden breiten Seitenwänden 12, 13 und zwei einander gegenüberliegenden schmalen Seitenwänden 14, 15. Das Gehäuse besteht aus Metall oder aus Kunststoff. Im Fall eines aus Kunststoff bestehenden Gehäuses können die Innenseite oder die Außenseite der Gehäusewände metallisiert sein, um eine elektromagnetische Abschirmung der im Inneren des Gehäuse angeordneten elektronischen Komponenten zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann das Metallgehäuse bzw. können die metallisierten Wände des Kunststoffgehäuses über eine Verbindung zum internen Massebezugspotenzial einer Elektronik 4 oder über die Fahrzeugkarosserie auf Massepotenzial gelegt sein. 1 zeigt eine isometrische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung mit Sicht auf die Vorderwand 10 des Gehäuses 1. In der Vorderwand 10 ist eine Aussparung angeordnet, durch die eine Leuchtdiodenanordnung 100 hindurchragt. Bei der Leuchtdiodenanordnung 100 handelt es sich um eine Vielzahl von Leuchtdioden, die reihenweise und spaltenweise auf einer Trägerplatte, insbesondere auf einer Metallkernplatine, angeordnet sind. Eine solche Leuchtdiodenanordnung 100 wird auch oft als LED-Array bezeichnet. Bei den Leuchtdioden handelt es sich vorzugsweise um Leuchtdioden, die während ihres Betriebs mit Hilfe von Leuchtstoffen weißes Licht erzeugen. Zusätzlich kann das LED-Array auch Leuchtdioden umfassen, die während ihres Betriebs Infrarotstrahlung erzeugen, um als Strahlungsquelle für ein Nachtsichtsystem des Fahrzeugs zu dienen. Weiterhin kann das LED-Array 100 auch Leuchtdioden umfassen, die während ihres Betriebs orangefarbenes Licht emittieren und als Lichtquellen für den Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs dienen. Vorzugsweise ist auf dem LED-Array 100 eine Optik 101 angeordnet, die das von den Leuchtdioden emittierte Licht bündelt und in vorgegebene Richtungen lenkt. Die schmalen Seitenwände 14, 15 des Gehäuses weisen jeweils eine Aussparung auf, in der Lamellen 211, 221 eines Kühlkörpers 2 der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind, so dass über Schlitze zwischen den Lamellen 211, 221 ein Luftstrom durch das Gehäuse ermöglicht wird (1 und 3). In der Rückwand 11 des Gehäuses 1 ist mittig ein kreisförmiger Durchbruch 110 für einen Ventilator 3 angeordnet. Außerdem ist an der Rückwand 11 des Gehäuses 1 ein Stecker 111 angeordnet, der als elektrischer Anschluss der Beleuchtungseinrichtung dient. Insbesondere ermöglicht der Stecker 111 eine Stromversorgung einer innerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Elektronik 4 zum Betrieb und zur Steuerung des LED-Arrays 100 und des Ventilators 3.This lighting device has a substantially cuboid housing 1 with a front wall 10 , a back wall 11 , two opposite broad side walls 12 . 13 and two opposite narrow side walls 14 . 15 , The housing is made of metal or plastic. In the case of a plastic housing, the inside or outside of the housing walls may be metallized to allow electromagnetic shielding of the electronic components located inside the housing. For this purpose, the metal housing or the metallized walls of the plastic housing via a connection to the internal ground reference potential of an electronics 4 or placed over the vehicle body at ground potential. 1 shows an isometric view of the illumination device with a view of the front wall 10 of the housing 1 , In the front wall 10 a recess is arranged through which a light emitting diode array 100 protrudes. In the light-emitting diode arrangement 100 it is a plurality of light-emitting diodes, which are arranged in rows and columns on a support plate, in particular on a metal core board. Such a light-emitting diode arrangement 100 is also often referred to as an LED array. The light-emitting diodes are preferably light-emitting diodes which generate white light with the aid of phosphors during their operation. Additionally, the LED array may also include light emitting diodes that generate infrared radiation during operation to serve as a radiation source for a night vision system of the vehicle. Furthermore, the LED array 100 Also include light-emitting diodes that emit orange light during their operation and serve as light sources for the direction indicator of the vehicle. Preferably, on the LED array 100 an optic 101 arranged, which focuses the light emitted from the LEDs and directs in predetermined directions. The narrow side walls 14 . 15 of the housing each have a recess in the fins 211 . 221 a heat sink 2 the lighting device are arranged so that via slots between the slats 211 . 221 an air flow through the housing is made possible ( 1 and 3 ). In the back wall 11 of the housing 1 is a circular breakthrough in the middle 110 for a fan 3 arranged. Also, on the back wall 11 of the housing 1 a plug 111 arranged, which serves as electrical connection of the illumination device. In particular, the plug allows 111 a power supply one inside the case 1 arranged electronics 4 for operation and control of the LED array 100 and the fan 3 ,

Innerhalb des Gehäuses 1 sind ein Kühlkörper 2 und ein Ventilator 3 sowie eine Elektronik 4 zum Betrieb der Leuchtdioden des LED-Arrays angeordnet. Der Kühlkörper 2 und der Ventilator 3 dienen zur Kühlung des LED-Arrays 100 und der Komponenten der Elektronik 4. Der Aufbau des Kühlkörpers 2 ist in den 10 bis 14 schematisch dargestellt. Die räumliche Anordnung des Kühlkörpers 2, Ventilators 3 und der Elektronik 4 im Innenraum des Gehäuses 1 ist schematisch in den 4 bis 9 dargestellt.Inside the case 1 are a heat sink 2 and a fan 3 as well as an electronics 4 arranged to operate the LEDs of the LED array. The heat sink 2 and the fan 3 serve to cool the LED array 100 and the components of the electronics 4 , The structure of the heat sink 2 is in the 10 to 14 shown schematically. The spatial arrangement of the heat sink 2 , Fan 3 and the electronics 4 in the interior of the housing 1 is schematic in the 4 to 9 shown.

Der Kühlkörper 2 besitzt eine rechteckige Basisplatte 20, die an ihrer Vorderseite 20a Vertiefungen in der Oberfläche aufweist, in denen zwei Heatpipes 201, 202 angeordnet sind. Die Enden 201a, 201b, 202a, 202b der zwei Heatpipes 201, 202 sind jeweils durch einen Durchbruch in der Basisplatte 20 hindurchgeführt, so dass sie aus der Rückseite 20b der Basisplatte 20 herausragen und von dieser senkrecht abstehen. Die Mittelabschnitte 201c, 202c der beiden Heatpipes 201, 202 verlaufen in den Vertiefungen, an der Oberfläche der Vorderseite 20a der Basisplatte 20. Außerdem besitzt der Kühlkörper 2 zwei Stapel 21, 22 von schichtweise angeordneten Lamellen 211, 221. Die Stapel 21, 22 sind mit Abstand zueinander an der Rückseite 20b der Basisplatte 20 angeordnet. Die Lamellen 211, 221 verlaufen jeweils parallel zur Basisplatte 20 und sind benachbarte Lamellen 211 bzw. 221 sind jeweils durch einen Schlitz voneinander getrennt. Die ersten Enden 201a, 202a der beiden Heatpipes 201, 202 sind jeweils durch Durchbrüche in den Lamellen 211 des ersten Stapels 21 hindurchgeführt und die zweiten Enden 201b, 202b der beiden Heatpipes sind jeweils durch Durchbrüche in den Lamellen 221 des zweiten Stapels 22 hindurchgeführt und mit ihnen verbunden. Die ersten Enden 201a, 202a der Heatpipes 201, 202 tragen somit den ersten Lamellenstapel 21 des Kühlkörpers 2 und die zweiten Enden 201b, 202b tragen den zweiten Lamellenstapel 22 des Kühlkörpers 2. Außerdem besteht dadurch eine thermische Kopplung zwischen den Enden 201a, 201b, 202a, 202b der Heatpipes 201, 202 und den Lamellen 211, 221 des Kühlkörpers 2. Die Lamellen 211, 221 und die Basisplatte 20 bestehen aus Kupfer oder einem anderen gut Wärme leitenden Material. Die Mittelabschnitte 201c, 202c bilden die sogenannte Verdampfungszone der Heatpipes 201, 202, die mit der zu kühlenden Wärmequelle in thermischen Kontakt gebracht wird und an der das Kühlmittel der Heatpipes 201, 202 durch die Wärme von der Wärmequelle verdampft wird. Die vier Enden 201a, 201b, 202a, 202b bilden die sogenannte Kondensationszone der beiden Heatpipes 201, 202, an der das Kühlmittel der Heatpipes 201, 202 kondensiert und die Wärme an die Lamellen 211, 221 des Kühlkörpers abgeführt wird. Die Heatpipes 201, 202 bestehen beispielsweise aus Kupfer und verwenden Wasser als Kühlmittel. Der Rücktransport des an den Enden der Heatpipes kondensierten Kühlmittels zu den Mittelabschnitten der Heatpipes erfolgt mittels Kapillareffekt.The heat sink 2 has a rectangular base plate 20 at the front 20a Has depressions in the surface, in which two heatpipes 201 . 202 are arranged. The ends 201 . 201b . 202a . 202b the two heatpipes 201 . 202 are each through a breakthrough in the base plate 20 passed through, leaving them out the back 20b the base plate 20 protrude and protrude from this vertically. The middle sections 201c . 202c the two heatpipes 201 . 202 run in the depressions, on the surface of the front 20a the base plate 20 , In addition, the heat sink has 2 two piles 21 . 22 layered lamellas 211 . 221 , The stacks 21 . 22 are at a distance from each other at the back 20b the base plate 20 arranged. The slats 211 . 221 each run parallel to the base plate 20 and are adjacent lamellae 211 respectively. 221 are each separated by a slot. The first ends 201 . 202a the two heatpipes 201 . 202 are each through breakthroughs in the slats 211 of the first batch 21 passed through and the second ends 201b . 202b The two heatpipes are each through openings in the slats 221 of the second stack 22 passed through and connected with them. The first ends 201 . 202a the heatpipes 201 . 202 thus carry the first stack of lamellae 21 of the heat sink 2 and the second ends 201b . 202b carry the second lamella stack 22 of the heat sink 2 , In addition, there is a thermal coupling between the ends 201 . 201b . 202a . 202b the heatpipes 201 . 202 and the slats 211 . 221 of the heat sink 2 , The slats 211 . 221 and the base plate 20 are made of copper or another good Heat conductive material. The middle sections 201c . 202c form the so-called evaporation zone of heatpipes 201 . 202 , which is brought into thermal contact with the heat source to be cooled and at which the coolant of the heat pipes 201 . 202 is vaporized by the heat from the heat source. The four ends 201 . 201b . 202a . 202b form the so-called condensation zone of the two heatpipes 201 . 202 at which the coolant of the heatpipes 201 . 202 condenses and heat to the fins 211 . 221 the heat sink is dissipated. The heatpipes 201 . 202 For example, consist of copper and use water as a coolant. The return transport of the condensed at the ends of the heatpipe coolant to the central portions of the heatpipes by means of capillary effect.

Die räumliche Anordnung des Kühlkörpers 2 bezüglich des LED-Arrays 100, Ventilators 3 und der Elektronik 4 ist in den 4 bis 9 schematisch dargestellt. 9 zeigt einen Querschnitt durch die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus der man die thermische Kopplung zwischen dem Kühlkörper 2 und dem LED-Array 100 und die Anordnung des Ventilators 3 sowie der Elektronik 4 ersehen kann. Die als Metallkernplatine ausgebildete Trägerplatte 100a des LED-Arrays 100 liegt unmittelbar auf der Oberfläche der Basisplatte 20, an deren Vorderseite 20a, auf und befindet sich damit in unmittelbarem Kontakt mit den Mittelabschnitten 201c, 202c der beiden Heatpipes 201, 202, die in Vertiefungen an der Vorderseite 20a der Basisplatte 20 des Kühlkörpers 2 verlaufen. Die von dem LED-Array 100 während des Betriebs erzeugte Wärme wird über die Trägerplatte 100a an die Mittelabschnitte 201c, 202c der beiden Heatpipes 201, 202 abgegeben und über die Enden 201a, 201b, 202a, 202b der Heatpipes 201, 202 an die Lamellen 211, 221 der beiden Lamellenstapel 21, 22 des Kühlkörpers 2 abgeführt. Außerdem sind in dem Zwischenraum zwischen den beiden Lamellenstapeln 21, 22 des Kühlkörpers 2 eine Elektronik 4 und ein Ventilator 3 angeordnet. Die Komponenten der Elektronik 4 sind auf einer Montageplatte 4a montiert, die an der Rückseite 20b der Basisplatte 20 des Kühlkörpers 2 anliegt. Daher besteht eine thermische Kopplung zwischen der Elektronik 4 und den in der Basisplatte 20 verlaufenden Mittelabschnitten 201c, 202c der Heatpipes 201, 202, so dass die von der Elektronik 4 während des Betriebs erzeugte Wärme ebenfalls über die Montageplatte 4a und die Heatpipes 201, 202 zu den Lamellen 211, 221 des Kühlkörpers 2 abgeführt wird. Die Heatpipes 201, 202 dienen somit sowohl zur Kühlung des LED-Arrays 100 als auch zur Kühlung der Elektronik 4. Die Rotationsachse 3a des Ventilators 3 verläuft senkrecht zur Basisplatte 20 des Kühlkörpers 2 und zur Vorderwand 10 und Rückwand 11 des Gehäuses 1 der Beleuchtungseinrichtung. Der Ventilator 3 füllt nahezu den gesamten verbleibenden Zwischenraum zwischen den beiden Lamellenstapeln 21, 22 des Kühlkörpers 2 aus und ermöglicht eine optimale Belüftung der Lamellen 211, 221 der Lamellenstapel 21, 22 des Kühlkörpers 2. Insbesondere wird mittels des Ventilators 3 ein Luftstrom durch die Schlitze zwischen den Lamellen 211, 221 der Lamellenstapel 21, 22 des Kühlkörpers 2 ermöglicht.The spatial arrangement of the heat sink 2 with respect to the LED array 100 , Fan 3 and the electronics 4 is in the 4 to 9 shown schematically. 9 shows a cross section through the lighting device according to the preferred embodiment of the invention, from which one the thermal coupling between the heat sink 2 and the LED array 100 and the arrangement of the fan 3 as well as the electronics 4 can see. The formed as a metal core board carrier plate 100a of the LED array 100 lies directly on the surface of the base plate 20 , at the front 20a , and thus is in direct contact with the middle sections 201c . 202c the two heatpipes 201 . 202 in depressions in the front 20a the base plate 20 of the heat sink 2 run. The one from the LED array 100 Heat generated during operation is transmitted through the carrier plate 100a to the middle sections 201c . 202c the two heatpipes 201 . 202 delivered and over the ends 201 . 201b . 202a . 202b the heatpipes 201 . 202 to the slats 211 . 221 the two lamella stacks 21 . 22 of the heat sink 2 dissipated. There are also in the space between the two lamella stacks 21 . 22 of the heat sink 2 an electronics 4 and a fan 3 arranged. The components of electronics 4 are on a mounting plate 4a mounted on the back 20b the base plate 20 of the heat sink 2 is applied. Therefore, there is a thermal coupling between the electronics 4 and in the base plate 20 running middle sections 201c . 202c the heatpipes 201 . 202 so that's from the electronics 4 heat generated during operation also via the mounting plate 4a and the heatpipes 201 . 202 to the slats 211 . 221 of the heat sink 2 is dissipated. The heatpipes 201 . 202 thus serve both for cooling the LED array 100 as well as for cooling the electronics 4 , The rotation axis 3a of the fan 3 runs perpendicular to the base plate 20 of the heat sink 2 and to the front wall 10 and back wall 11 of the housing 1 the lighting device. The ventilator 3 fills almost the entire remaining gap between the two lamella stacks 21 . 22 of the heat sink 2 and allows for optimal ventilation of the slats 211 . 221 the slat stack 21 . 22 of the heat sink 2 , In particular, by means of the fan 3 an airflow through the slits between the slats 211 . 221 the slat stack 21 . 22 of the heat sink 2 allows.

Die Elektronik 4 ist U-förmig um den Ventilator 3 in dem Zwischenraum zwischen den beiden Lamellenstapeln 21, 22 des Kühlkörpers 2 angeordnet. Die Elektronikkomponenten der Elektronik 4 sind beispielsweise auf einem abgewinkelten Leiterrahmen (Leadframe) oder einer abgewinkelten Montageplatine 4a oder auf mehreren, im rechten Winkel zueinander angeordneten Abschnitten einer Montageplatine montiert. Die besonders Wärme empfindlichen Elektronikkomponenten oder die besonders viel Wärme erzeugenden Elektronikkomponenten sind vorzugsweise auf dem Abschnitt der Montageplatine 4a oder des Leiterrahmens montiert, der unmittelbar an der Basisplatte 20 des Kühlkörpers anliegt, um deren Wärme mittels der Heatpipes 201, 202 besonders effizient abführen zu können. Die U-Schenkel der U-förmig angeordneten Elektronik 4 verlaufen parallel zur Vorderwand 10 und Rückwand 11 des Gehäuses 1. Die auf den U-Schenkeln montierten Elektronikkomponenten sind vorzugsweise auf der dem Ventilator 3 zugewandten Oberfläche der Montageplatine bzw. des Leiterrahmens angeordnet, um eine optimale Belüftung dieser Elektronikkomponenten mittels des Ventilators 3 zu erlauben. Die Elektronik 4 ist mit dem Stecker 111 an der Rückwand 11 des Gehäuses 1 verbunden, um eine Stromversorgung der Elektronik 4 und des LED-Arrays zu gewährleisten. Der Stecker 111 ist mit Leiterbahnen auf der Montageplatine 4a kontaktiert.The Electronic 4 is U-shaped around the fan 3 in the space between the two lamella stacks 21 . 22 of the heat sink 2 arranged. The electronic components of electronics 4 are for example on an angled lead frame (leadframe) or an angled mounting board 4a or mounted on a plurality of sections of a mounting board arranged at right angles to each other. The particularly heat sensitive electronic components or the particularly high heat generating electronic components are preferably on the portion of the mounting board 4a or the lead frame mounted directly on the base plate 20 the heat sink is applied to their heat by means of heatpipes 201 . 202 to dissipate particularly efficiently. The U-legs of the U-shaped electronics 4 run parallel to the front wall 10 and back wall 11 of the housing 1 , The electronic components mounted on the U-legs are preferably on the fan 3 facing surface of the mounting board or the lead frame arranged to provide optimal ventilation of these electronic components by means of the fan 3 to allow. The Electronic 4 is with the plug 111 on the back wall 11 of the housing 1 connected to a power supply of the electronics 4 and the LED array. The plug 111 is with traces on the mounting board 4a contacted.

Die 15 bis 20 zeigen schematisch die relative Anordnung der Elektronik 4, der abgewinkelten Montageplatine 4a und des Ventilators 3. Die Elektronik 4 besteht aus einzelnen Elektronikkomponenten (nicht abgebildet), die beispielsweise als oberflächenmontierte Bauteile, sogenannte SMD-Bauteile, auf der dem Ventilator 3 zugewandten Oberfläche der abgewinkelten Montageplatine 4a montiert sind.The 15 to 20 show schematically the relative arrangement of the electronics 4 , the angled mounting board 4a and the fan 3 , The Electronic 4 consists of individual electronic components (not shown), for example, as surface-mounted components, so-called SMD components, on the fan 3 facing surface of the angled mounting board 4a are mounted.

Die Elektronik 4 beinhaltet Treiberschaltungen zur Stromversorgung des LED-Arrays 100 und eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung einzelner Leuchtdioden oder Leuchtdiodengruppen des LED-Arrays sowie eine Stromversorgungsschaltung für den Ventilator 3. Die Elektronik 4 hat eine elektrische Leistungsaufnahme von ca. 7 Watt und das LED-Array besitzt eine elektrische Leistungsaufnahme von ca. 33 Watt, so dass die Beleuchtungseinrichtung insgesamt eine elektrische Leistungsaufnahme von ca. 40 Watt aufweist.The Electronic 4 includes driver circuits for powering the LED array 100 and a control device for controlling individual light-emitting diodes or light-emitting diode groups of the LED array and a power supply circuit for the fan 3 , The Electronic 4 has an electrical power consumption of about 7 watts and the LED array has an electrical power consumption of about 33 watts, so that the lighting device has a total electrical power consumption of about 40 watts.

Das Gehäuse 1 besitzt eine Breite von 75 cm, die dem Abstand zwischen den beiden schmalen Wänden 14, 15 entspricht. Die Tiefe des Gehäuses 1, die dem Abstand zwischen Vorderwand 10 und Rückwand 11 des Gehäuses 1 entspricht, beträgt 45 cm. Die Höhe des Gehäuses 1, die dem Abstand zwischen den breiten Wänden 12, 13 des Gehäuses 1 entspricht, beträgt 55 cm. The housing 1 has a width of 75 cm, which is the distance between the two narrow walls 14 . 15 equivalent. The depth of the case 1 that is the distance between the front wall 10 and back wall 11 of the housing 1 corresponds to, is 45 cm. The height of the case 1 that is the distance between the wide walls 12 . 13 of the housing 1 corresponds to 55 cm.

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Claims (10)

Beleuchtungseinrichtung mit einer Halbleiterlichtquellenanordnung (100), die thermisch mittels mindestens eines Wärmerohres (201, 202) an einen Kühlkörper (2) gekoppelt ist, und Belüftungsmittel für den Kühlkörper (2) vorgesehen sind, die mindestens einen Ventilator (3) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Elektronik (4) zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung (100) aufweist, die im Wirkungsbereich des mindestens einen Ventilators (3) angeordnet ist oder die thermisch mittels des mindestens einen Wärmerohres (201, 202) an den Kühlkörper (2) gekoppelt ist.Illumination device with a semiconductor light source arrangement ( 100 ) thermally by means of at least one heat pipe ( 201 . 202 ) to a heat sink ( 2 ) and cooling means for the heat sink ( 2 ) are provided, the at least one fan ( 3 ), characterized in that the illumination device comprises an electronic 4 ) for operating the semiconductor light source arrangement ( 100 ), which in the area of action of the at least one fan ( 3 ) is arranged or thermally by means of at least one heat pipe ( 201 . 202 ) to the heat sink ( 2 ) is coupled. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektronik (4) auf einem Träger (4a) angeordnete Elektronikkomponenten umfasst.Lighting device according to claim 1, wherein the electronics ( 4 ) on a support ( 4a ) arranged electronic components. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Träger (4a) mindestens eine dem mindestens einen Ventilator (3) zugewandte Montagefläche aufweist, auf der Elektronikkomponenten angeordnet sind.Lighting device according to claim 2, wherein the support ( 4a ) at least one of the at least one fan ( 3 ) facing mounting surface, are arranged on the electronic components. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Träger (4a) thermisch an das mindestens eine Wärmerohr (201, 202) gekoppelt ist.Lighting device according to claim 2 or 3, wherein the support ( 4a ) thermally to the at least one heat pipe ( 201 . 202 ) is coupled. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterlichtquellenanordnung (100) eine Trägerplatte (100a) umfasst, auf deren Oberfläche Halbleiterlichtquellen angeordnet sind, und die Trägerplatte (100a) thermisch an das mindestens eine Warmerohr (201, 202) gekoppelt ist.Lighting device according to claim 1, wherein the semiconductor light source arrangement ( 100 ) a carrier plate ( 100a ), on whose surface semiconductor light sources are arranged, and the carrier plate ( 100a ) thermally to the at least one warming ear ( 201 . 202 ) is coupled. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Beleuchtungseinrichtung ein Gehäuse (1) aufweist, in dessen Innenraum die Elektronik (4) und der mindestens eine Ventilator (3) angeordnet sind.Lighting device according to one of claims 1 to 5, wherein the lighting device comprises a housing ( 1 ), in whose interior the electronics ( 4 ) and the at least one fan ( 3 ) are arranged. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kühlkörper durch Schlitze voneinander getrennte Lamellen (211, 221) oder Kühlrippen besitzt.Lighting device according to one of claims 1 to 6, wherein the heat sink by slits separate slats ( 211 . 221 ) or has cooling fins. Beleuchtungseinrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei das Gehäuse (1) mindestens eine Wand (14, 15) besitzt, die eine Aussparung für die Lamellen (211, 221) oder Kühlrippen des Kühlkörpers (2) aufweist.Lighting device according to claims 6 and 7, wherein the housing ( 1 ) at least one wall ( 14 . 15 ) has a recess for the slats ( 211 . 221 ) or cooling fins of the heat sink ( 2 ) having. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse (1) zwei einander gegenüberliegende Wände (14, 15) besitzt, die Aussparungen für die Lamellen (211, 221) oder Kühlrippen des Kühlkörpers (2) aufweisen.Lighting device according to claim 8, wherein the housing ( 1 ) two opposing walls ( 14 . 15 ), the recesses for the slats ( 211 . 221 ) or cooling fins of the heat sink ( 2 ) exhibit. Beleuchtungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, wobei der Träger (4a) für die Elektronik (4) und die Lamellen (211, 221) des Kühlkörpers (2) den mindestens einen Ventilator (3) umschließen.Lighting device according to one or more of claims 2 to 9, wherein the support ( 4a ) for the electronics ( 4 ) and the slats ( 211 . 221 ) of the heat sink ( 2 ) the at least one fan ( 3 ) enclose.
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