DE102011050501A1

DE102011050501A1 - Leuchte mit aktiver Kühlung

Info

Publication number: DE102011050501A1
Application number: DE102011050501A
Authority: DE
Inventors: Hussien Zaki Wimmer; Franz Weinbrenner; Peter Oberhofer; Peter Prodell
Original assignee: Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-11-22
Also published as: EP2525145A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Beleuchtungszwecke, insbesondere Außenleuchte oder Innenleuchte zur stationären Montage, wobei die Leuchte Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das einen Innenraum festlegt, ein Lichtmodul, das wenigstens ein Leuchtmittel aufweist und das wenigstens einen Oberflächenabschnitt aufweist, der in thermischem Kontakt mit dem Leuchtmittel steht, so dass von dem Leuchtmittel erzeugte Wärme über den Oberflächenabschnitt abgegeben werden kann, einen Kanal, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei eine Innenwandung des Kanals den genannten Oberflächenabschnitt des Lichtmoduls umfasst und wobei der Kanal eine oder mehrere Auslassöffnungen Auslassöffnungen aufweist, die in den Innenraum weist, und eine aktive Umwälzeinrichtung zur Umwälzung des Kühlmediums innerhalb des Innenraums, wobei eine Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung in den Innenraum weist und eine Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung in den Kanal weist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Beleuchtungszwecke, wie eine Außenleuchte oder Innenleuchte, die einer Kühlung der in Betrieb befindlichen Leuchtmittel bedarf.
Leuchten der eingangs genannten Art werden beispielsweise gebildet, wenn Hochleistungs-LEDs (lichtemittierende Dioden worunter auch organische lichtemittierende Dioden zu verstehen sind) Verwendung finden. Diese Leuchtmittel können während des Betriebs soviel Wärme auf einen sehr kleinen Raum erzeugen, dass eine Kühlung erforderlich ist. Im Stand der Technik versucht man oftmals die Kühlung durch passive Kühlung, z. B. mit einem Kühlkörper, zu erreichen. Dies setzt jedoch voraus, dass in der Leuchte genügend Platz zur Verfügung steht, um entsprechend großvolumige Kühlkörper unterzubringen. Ferner müssen sich die Kühlkörper häufig auch außerhalb des Leuchtengehäuses erstrecken, wodurch der Gestaltung derartiger Leuchten Grenzen gesetzt sind.
Ein anderer Versuch, die notwendige Kühlung für die Leuchtmittel zur Verfügung zu stellen, ist in der DE 298 18 194 U1 beschrieben. Zur Leuchtmittelkühlung wird dort ein aktiver Lüfter zur Erzeugung eines Luftstroms eingesetzt, um ein Leuchtmittel in einem Leuchtgehäuse zu kühlen. Die Kühlluftströmung wird aus der Umgebung der Leuchte, durch einen Kanal im Gehäuseinneren an einer Umhüllung des Leuchtmittels vorbei und wieder zurück in das Gehäuse und aus diesem heraus geführt. Diese Konstruktion ist zwar sehr effektiv zur Kühlung des Leuchtmittels. Sie hat aber auch den Nachteil, dass mit der Kühlluftströmung Verunreinigungen und Feuchtigkeit aus der Umgebung in das Leuchtengehäuse eingebracht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine effiziente Kühlung einer Leuchte zur Verfügung zu stellen, welche den Betrieb und das äußere Erscheinungsbild der Leuchte nicht beeinträchtigt, und insbesondere kein Eindringen von Verunreinigung oder Feuchtigkeit in das Leuchteninnere zulässt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leuchte für Beleuchtungszwecke, insbesondere eine Außenleuchte und Innenleuchte zur stationären Montage, wobei die Leuchte Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das einen Innenraum festlegt, ein Lichtmodul, das wenigstens ein Leuchtmittel aufweist und das wenigstens einen Oberflächenabschnitt aufweist, der in thermischen Kontakt mit dem Leuchtmittel steht, so dass von dem Leuchtmittel erzeugte Wärme über den Oberflächenabschnitt abgegeben werden kann, einen Kanal, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei eine Innenwand des Kanals den genannten Oberflächeabschnitt des Lichtmoduls umfasst und wobei der Kanal eine oder mehrere Auslassöffnungen aufweist, die in den Innenraum weisen, und eine aktive Umwälzeinrichtung zur Umwälzung des Kühlmediums innerhalb des Innenraums, wobei eine Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung in den Innenraum weist und eine Austoßöffnung der Umwälzeinrichtung in den Kanal weist.
Die erfindungsgemäße Leuchte sieht ein Gehäuse mit einem Innenraum vor, in welchen die Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung und die Auslassöffnung(en) des Kanals weisen, wodurch die Zirkulation des Kühlmediums, insbesondere Luft, vollständig innerhalb des Gehäuses erfolgt. Die Kühlung des Leuchtmittels und/oder anderer elektrischer Betriebsmittel innerhalb der Leuchte erfolgt durch einen Wärmeübertrag in zwei Stufen. Die Wärme wird über den Oberflächenabschnitt des Lichtmoduls an das Kühlmedium, welches den Kanal durchströmt, abgegeben. Das Kühlmedium wird mittels der Umwälzeinrichtung nach Durchströmung des Kanals in den Innenraum des Gehäuses geleitet. Dort kann das Kühlmedium die Wärme über die Gehäuseaußenwände an die Umgebung abgeben. Es hat sich gezeigt, dass es entgegen den Ansätzen im Stand der Technik nicht notwendig ist, Luft zur Kühlung der Leuchte aus der Umgebung anzusaugen und durch die Leuchte zu leiten. Die Außenwände des Gehäuses bieten genug Oberfläche, um die im Kühlmedium transportierte Wärme nach außen abzuführen. Es bedarf nur eines Kanals in unmittelbarer Nähe des zu kühlenden Oberflächenabschnitts des Lichtmoduls, um genug Kühlmedium pro Zeiteinheit an dem Oberflächenabschnitt vorbeizuleiten. Das erfindungsgemäße Konzept vereint daher die Vorteile eines geschlossenen Systems mit den Vorteilen einer aktiven Kühlung. Gemäß einer Ausführungsform wird ein geschlossener Innenraum durch die Wände des Gehäuses definiert oder durch die Wände des Gehäuses und weiterer Anbauteile, wie z. B. Leuchtenmasten etc., welche in den Gehäusewänden integriert sind. Durch die Integration weiterer Bauteile in die Gehäusewände, welche nicht zwingend abgedichtet werden müssen, oder durch separate, für die Luftzirkulation unerhebliche Öffnungen im Gehäuse, kann ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum und dem Außenraum der Gehäuse erfolgen.
Die Leistung der Umwälzeinrichtung kann so eingestellt (oder geregelt) sein, dass die maximale Betriebstemperatur von 130°C für LEDs nicht überschatten wird. Vorzugsweise wird die Kühlleistung so eingestellt (oder geregelt), dass eine niedrigere Betriebstemperatur, bei welcher die Lebensdauer der LEDs erhöht wird, eingehalten wird. Gemäß einer Ausführungsform wird die Leistung der Umwälzeinrichtung so eingestellt, dass eine Betriebstemperatur der LEDs von 50°C bis 130°C bei einer für den Einsatzort der Leuchte vorgegebenen Umgebungstemperatur eingehalten wird. Alternativ kann auch eine Steuerung mit Temperatursensor vorgesehen sein, die aufgrund eines gemessenen Temperatursignals in der Leuchte oder in der Umgebung der Leuchte die Betriebstemperatur der LEDs auf einen Bereich zwischen 50°C und 130°C regelt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Leuchtmittel der Leuchte durch mehrere LEDs gebildet. LEDs stellen besonders stromsparende Leuchtmittel dar. Da sie jedoch verhältnismäßig viel Wärme auf einem räumlich sehr begrenzten Bereich erzeugen, benötigen die LEDs im Betrieb eine Kühlung. Im Stand der Technik sind dazu in der Regel passive Kühlkörper vorgesehen. Die aktive Kühlung gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich auch zur Kühlung der LEDs, ohne den Nachteil der verhältnismäßig großvolumigen Kühlkörper in Kauf nehmen zu müssen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kanal wenigstens zwei Auslassöffnungen, die in den Innenraum weisen, auf. Die wenigstens zwei Auslassöffnungen können symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform wird eine hohe Kühlmittelströmung im Bereich des zu kühlenden Oberflächenabschnitts des Lichtmoduls erzielt. Mit der symmetrischen oder asymmetrischen Anordnung der Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung kann auf die Geometrie der Anordnung der Leuchtmittel in dem Lichtmodul Rücksicht genommen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kühlmedium durch ein Gas, insbesondere durch Luft gebildet, und die Umwälzeinrichtung umfasst einen Lüfter. Im Prinzip eignet sich jedes Fluid, das in dem Leuchtengehäuse umgewälzt werden kann, als Kühlmedium. Die Verwendung von Luft ist besonders einfach. Andere Fluide mit einer höheren Wärmekapazität können jedoch für Leuchtmittel, die eine besonders hohe Kühlleistung erfordern, ebenso zur Anwendung kommen. Beispielsweise ist eine Wasserzirkulation im Rahmen der Erfindung möglich. Das Kühlmedium Wasser wird in dieser Ausführungsform mit einer Pumpe in dem Kanal und dem Leuchtengehäuse umgewälzt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind eine oder mehrere Auslassöffnungen des Kanals jeweils mit einer Abschrägung versehen, welche den Kühlmittelstrom lenkt, insbesondere in eine der Ansaugöffnungen der Umwälzeinrichtungen entgegengesetzte Richtung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das aus den Kanal austretende Kühlmedium den Innenraum des Gehäuses über eine große Strecke durchströmt, bevor es in die Ansaugöffnung in der Umwälzeinrichtung wieder eintritt. Dadurch wird die Wärmeabgabe von dem Kühlmedium an die Außenwände des Gehäuses verbessert. Insbesondere tragen verhältnismäßig viele Teile der Außenwände des Gehäuses zur Wärmeabgabe bei, während in Ausführungsformen, in denen das Kühlmedium nur einen Teil des Innenraums durchströmt, Teile der Außenwände des Gehäuses nicht zur Wärmeabgabe beitragen können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem Gehäuseinnenraum Begrenzungsmittel, z. B. in Form von Zwischenwänden oder Lamellen, vorgesehen, die den Innenraum in wenigstens zwei Teilräume unterteilen. Die Begrenzungsmittel weisen eine oder mehrere Durchtrittsöffnung auf, die nur einen begrenzten Austausch des Kühlmediums zwischen den Teilräumen ermöglicht. Insbesondere weist die eine oder weisen vorzugsweise alle Auslassöffnungen des Kanals in einen Teilraum oder mehrere Teilräume des Innenraums, welche von dem Teilraum, in welchem die Auslassöffnung der Umwälzeinrichtung weist, verschieden ist bzw. sind. Bei diesen bevorzugte Ausführungsformen wird erreicht, dass alle Teilräume des Innenraums von dem Kühlmedium durchströmt werden, bevor das Kühlmedium wieder durch die Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung in den Kanal eintritt. Dadurch wird die Wärmeabgabe von dem Kühlmedium an die Außenwände des Gehäuses optimiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung in einem Bereich des Kanals angeordnet, welche dem Oberflächenabschnitt des Lichtmoduls gegenübersteht. Dadurch wird eine besonderes effiziente Kühlung des Oberflächenabschnitts erreicht, weil der Kühlmediumstrom direkt auf den zu kühlenden Oberflächenabschnitt der Innenwände des Kanals gelenkt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steht die Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung demjenigen Teil des Oberflächenabschnitts gegenüber, der sich an nächsten zu einer wärmeerzeugenden Einrichtung des Lichtmoduls, insbesondere dem Leuchtmittel, oder einem anderen elektrischen Betriebsmittel der Leuchte, befindet. Innerhalb des zu kühlenden Oberflächenabschnitts wird sich, abhängig von der Entfernung zu dem zu kühlenden Bauteil, ein Wärmegradient einstellen. Die Ausführungsform sorgt dafür, dass der heißeste Teil des Oberflächenabschnitts am besten gekühlt wird. Dadurch kann eine annähernd konstante Temperatur über das Lichtmodul erzeugt werden, wodurch der Lichtstrom der LEDs entlang des Moduls weitgehend konstant ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Teil des Leuchtengehäuses transparent ausgebildet und eine oder mehrere Auslassöffnungen des Kanals lenken das Kühlmedium in Richtung des Innenraums, in welchem sich der transparente Teil des Leuchtengehäuses befindet. Bei dieser Ausführungsform wird erreicht, dass das aus dem Kanal austretende Kühlmedium zunächst an den transparenten Außenwänden des Leuchtegehäuses gekühlt wird. Danach kann das Kühlmedium in einen Bereich des Innenraums eintreten, der keine transparenten Außenwände aufweist. Die nicht transparenten Außenwände können beispielsweise aus Metall ausgeführt sein, so dass sie eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit zur Abgabe der Wärme des Kühlmediums an die Umgebung bereitstellen. Die transparenten Teile der Außenwände des Leuchtengehäuses weisen in der Regel eine geringere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Metallwänden auf. Ferner bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass das noch wärmere Kühlmedium dazu genutzt wird, eine Wasserkondensation an den transparenten Teilen der Leuchte zu vermeiden. Bei Außenleuchten kann auch eine Raureifbildung auf dem transparenten Teilen des Leuchtegehäuses abgetaut werden. Feuchtigkeitskondensation oder sogar Raureifbildung auf dem transparenten Teilen des Gehäuses würden zu einer Verschlechterung der Lichtabgabe führen.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Kanal einen konstanten Querschnitt auf. Diese Ausführungsform lässt sich konstruktiv besonders einfach bauen. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann der Kanal auch Verjüngungen aufweisen, insbesondere einen sich verjüngenden Querschnitt im Bereich der Ausstoßfläche der Umwälzeinrichtung, die sich in der Nähe des zu kühlenden Oberflächenabschnitts befindet. Dadurch wird eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums über dem zu kühlenden Oberflächenabschnitt erzielt. Alternativ oder zusätzlich können Verjüngungen im Bereich der einen oder mehreren Auslassöffnungen des Kanals vorgesehen sein. Dadurch wird eine erhöhte Austrittsgeschwindigkeit des Kühlmediums aus dem Kanal erzielt, wodurch die Zirkulation des Kühlmittels entlang der Innenwand des Gehäuses und damit den Wärmeaustausch verbessert wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei in den Zeichnungen Folgendes dargestellt ist:
1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Leuchte;
2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Leuchte;
3 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Leuchte;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lichtmoduls und eines Innenraumbegrenzungsmittels der Ausführungsform nach 3; und
5 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Leuchte.
Bezug nehmend auf die 1 wird eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte beschrieben. Die Leuchte weist ein geschlossenes Gehäuse 2 auf, welches auf der Unterseite durch eine transparente Abdeckung 4 und auf der Oberseite durch einen nicht-transparenten Abschnitt 6 gebildet ist. Das Gehäuse 2 umschließt einen Innenraum, der im Wesentlichen vollständig geschlossen ist. Unter „geschossen” wird in diesem Zusammenhang ein Raum bezeichnet, der einen Durchtritt von Luft soweit unterbindet, dass kein nennenswerter Austausch mit der Umgebung stattfindet. Selbstverständlich können kleinste Öffnungen oder Schilitze vorhanden sein, um z. B. einen Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung zu ermöglichen. Durch diese Öffnung oder Schlitze findet jedoch kein nennenswerter Luftaustausch statt, der in Bezug auf die Kühlung des Innenraums technische Relevanz besitzt.
Innerhalb des Innenraums des Gehäuse 2 ist ein Lichtmodul 8 angeordnet, das sich in der in 1 gezeigten Ausführungsform etwa horizontal im Bereich der Verbindung zwischen der transparenten Gehäuseabdeckung 4 und dem nicht-transparenten Gehäuseabschnitt 6 erstreckt. Das Lichtmodul 8 umfasst einen Träger, auf dessen Unterseite mehrere Leuchtmittel in Form von LEDs 10 angeordnet sind. Der Träger ist aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere aus einem Metall, gebildet. Die LEDs können direkt oder z. B. mit einer Platine auch indirekt mit dem Träger verbunden sein, so dass ein thermischer Kontakt zwischen den LEDs und dem Träger gebildet wird. Die Oberseite des Träger definiert daher einen Oberflächenabschnitt 12, welcher in thermischer Verbindung mit den LEDs 10 steht.
Oberhalb des Oberflächenabschnitts 12 ist ein Luftleitfläche 14 angeordnet, so dass zwischen dem Oberflächenabschnitt 12 des Moduls 10 und dem Luftleitfläche 14 ein Kanal gebildet wird, welcher von Luft durchströmt werden kann. Die Luftleitfläche 14 kann aus einem Blech oder aus Kunststoff hergestellt sein.
Ferner ist in der Luftleitfläche 14 mittig ein Lüfter 16 angeordnet, welcher auf der zum Kanal weisenden Seite eine Luftausstoßöffnung und auf der dem Kanal entgegengesetzten Seite eine Ansaugöffnung aufweist. Im Betrieb sorgt der elektrische Lüfter 16 dafür, dass Luft, welche bei dieser Ausführungsform als Kühlmedium wirkt, aus dem Gehäuseinnenraum angesaugt wird und in den Kanal ausgestoßen wird. Der Kanal weist auf zwei einander gegenüberliegenden Enden jeweils eine Auslassöffnung 18 auf, aus der die vom Lüfter ausgestoßene Luft aus dem Kanal austreten kann. Während der Strömung im Kanal bis zum Austritt aus den Auslassöffnungen 18 überströmt die Luft den zu kühlenden Oberflächenabschnitt 12 des Lichtmoduls. Dadurch wird Wärme, die im Betrieb der LEDs 10 erzeugt wird, an die Luft, welche in diesem Ausführungsformen als Kühlmedium wirkt, abgegeben.
Nach dem Austritt der Luft aus den Auslassöffnungen 18 verteilt sich diese im Innenraum des Gehäuses. Dabei kommt sie auch in Kontakt mit den Außenwänden 4 und 6 des Gehäuses, wodurch Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Die Luft innerhalb des Innenraums befindet sich ständig in Zirkulation.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform, welche im Prinzip identisch zu der ersten Ausführungsform ist, jedoch an den Auslassöffnungen 18 des Kanals Abschrägungen 20 an der Luftleitfläche 14 aufweist. Die Abschrägungen 20 sorgen dafür, dass der aus den Auslassöffnungen 18 austretende Luftstrom in Richtung unterhalb des Lichtmoduls 8 gelenkt wird. Im Vergleich zu der Ausführungsform nach 1, bei welcher sich die Luft nach dem Austritt aus den Auslassöffnungen 18 in alle Richtungen im Innenraum des Gehäuses 2 verteilt, wird bei der zweiten Ausführungsform die Luft zunächst auf die der Ansaugöffnung des Lüfters 12 gegenüberliegenden Seite des Gehäuseinnenraums gelenkt. Dadurch wird die Luftzirkulation im Innenraum des Gehäuses 2 verbessert. Insbesondere wird dadurch der Wärmeübertrag von der Luft durch die Wände 4 und 6 des Gehäuses 2 verbessert. Die Abschrägungen 20 stellen bei dieser Ausführungsform einen Strömungswiderstand in dem Kanal dar. Daher wird in der Ausführungsform nach 2 im Vergleich zu der Ausführungsform nach 1 gegebenenfalls ein stärkerer Lüfter eingesetzt. Abhängig von der erforderlichen Kühlleistung für die LEDs können in verschiedene Ausführungsformen Lüfter mit einem Durchsatz von 10 bis 200 m³/h eingesetzt werden
3 stellt eine weitere Ausführungsform dar, welche im Prinzip wie die Ausführungsform von 2 aufgebaut ist, jedoch zusätzlich eine Innenraumbegrenzung 22 in Form einer Trennwand, welche den unteren Teil des Innenraums, der durch die transparenten Abdeckung 4 umschlossen ist, von dem oberen Teil des Innenraums, der von dem nicht-transparenten Gehäuseabschnitt 6 begrenzt wird, trennt. Eine perspektivische Ansicht der Innenraumbegrenzung ist in 4 dargestellt. Wie in den 3 und 4 zu sehen ist, ist zwischen den Wänden des Gehäuses 2 und der Innenraumbegrenzung 22 an zwei gegenüberliegenden Seiten im Bereich der Wände des Gehäuses jeweils ein Ausschnitt 21 gebildet, durch den ein begrenzter Durchtritt von Luft möglich ist. Die in den 3 und 4 gezeigte Ausführungsform besitzt gegenüber den vorherigen Ausführungen den Vorteil, dass die aus den Auslassöffnungen 18 des Kanals austretende Luft sich erst in der unteren Gehäusehälfte verteilt, bevor sie in den oberen Teilbereich des Gehäuseinnenraums eintreten kann. Dabei wird zunächst ein Teil der vom Kühlmedium mitgeführten Wärme über die Wände der Abdeckung 4 an die Umgebung abgegeben, bevor ein weiterer Teil der Wärme in dem Kühlmedium durch die Außenwände des Gehäuseabschnitts 6 an die Umgebung abgegeben wird. Dadurch wird die Kühlleistung im Vergleich zu den Ausführungsformen in 1 und 2 weiter verbessert, wobei ggf. ein stärkerer Lüfter 12 von Vorteil ist. Die Wärmeübertragung am Gehäuseabschnitt 4 ist im Vergleich zum Gehäuseabschnitt 6 geringer, weil das transparente Material des Gehäuseabschnitts 4 eine geringere Wärmeleitfähigkeit besitzt als die metallischen Wände des Gehäuseabschnitts 6. Die Ausführungsform hat ferner für Außenleuchten einen Vorteil, dass der transparente Gehäuseabschnitt 4 stärker erwärmt wird, als der Gehäuseabschnitt 6. Dadurch wird eine Vermeidung der Bildung von Kondensationsfeuchtigkeit oder Raureif an einem transparenten Gehäuseabschnitt 4 ermöglicht. Ferner ist es von Vorteil, die im Kanal erwärmte Luft zunächst nach unten zu leiten, weil die erwärmte Luft von selbst aufsteigt.
Zahlreiche Änderungen an den vorhergehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind möglich, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen. Beispielsweise kann die Anordnung des Lüfters an dem Kanal auch asymmetrisch erfolgen. Insbesondere kann der Lüfter über demjenigen Teil der zu kühlenden Oberfläche 12 des Lichtmoduls angeordnet werden, der von den Lichtquellen am stärksten erwärmt wird. Beispielsweise kann eine Gruppe von LEDs auf der der Ausstoßöffnung des Lüfters gegenüberliegenden Seite der zu kühlenden Oberfläche 12 angeordnet sein. Ferner ist es möglich, mehrere Lüfter, ggf. mit unterschiedlichen Leistungen, für verschiedenen Gruppen von LEDs vorzusehen. Der oder die Lüfter können symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Geometrie des Kanals und die Auslassöffnungen angeordnet sein.
Bezug nehmend auf die 5 wird eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte beschrieben, wobei die den vorhergehenden Ausführungsformen entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform weist der Kanal einen nicht konstanten Querschnitt auf. Direkt unterhalb des Lüfters weist der Kanal eine Höhe H auf. In diesen Teil des Kanals wird die vom Lüfter umgewälzte Luft durch die Ausstoßöffnung abgegeben. In Richtung zu den zwei Auslassöffnung 18 des Kanals verringert sich die Höhe des Kanals auf H'. In diesem Bereich kann die Höhe H' des Kanals gemäß Ausführungsform der Erfindung zwischen etwa 5 mm und 40 mm betragen. Der Übergang von der Höhe H auf H' kann als Stufe ausgebildet sein (nicht gezeigt) oder in einem spitzen Winkel gegenüber dem zu kühlenden Oberflächenabschnitt des Lichtmoduls (in 5 etwa 45°). Vorzugsweise beträgt H = H' + 1/3D, wobei D den Querschnitt des Lüfters oder einen mittleren Durchmesser der Ausstoßöffnung bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform wird in den Bereichen des Kanals mit verjüngtem Querschnitt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, mit welcher die Luft aus der Auslassöffnung 18 des Kanals austritt. Dadurch verbessert sich der Wärmeübertragung an der Innenseite des Gehäuses. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Lichtmodule, die einer stärkeren Kühlung bedürfen. Durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit kommt es allerdings zu Druckverlusten (Staudruck) im Bereich der Verjüngung des Kanalquerschnitts von der Höhe H zur Höhe H'. Ferner entsteht ein Staudruck beim Auftreffen der Luft auf die Innenwände des Gehäuses nach dem Verlassen des Kanals. Für diese Ausführungsform ist daher ein Lüfter mit höherer Leistung, z. B. im Bereich von 20 bis 200 m³/h von Vorteil. Ferner ist bei dieser Ausführungsform die Zwischenwand 22 durchgängig ausgebildet, so dass die Luftzirkulation auf den oberen Bereich des Gehäuses beschränkt ist.
Zahlreiche Modifikationen von den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen können vorgesehen sein. Beispielsweise können neben der Verjüngung des Kanalquerschnitts gemäß 5 auch eine Erweiterung des Kanalquerschnitt in Richtung zu den Auslassöffnungen 18 vorgesehen sein. Bei diesen Ausführungsformen tritt die Luft diffuser, mit einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit aus den Auslassöffnungen aus. Für diese Ausführungsform sind Lüfter mit geringerer Leistung ausreichend.
Ferner ist es möglich, Ausführungsformen mit einer oder mehr als zwei Auslassöffnungen im Kanal vorzusehen. Beispielsweise kann sich der Kanal sternförmig zwischen den Gehäusehälften 4 und 6 erstrecken mit mehreren Auslassöffnungen, die zur Innenwand des Gehäuses weisen. Ferner ist es möglich, dass der Kanal an den Seitenwänden mehrere Auslassöffnungen aufweist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Luftleitfläche 14 gemäß den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen seitlich nicht durchgängig mit dem Lichtmodul verbunden ist. Auch bei dieser Variante verringern sich die Druckverluste beim Ausströmen der Luft aus dem Kanal, so dass ein Lüfter mit geringerer Leistung ausreichend ist. Aufgrund der etwas geringeren Kühlleistung eignet sich diese Ausführungsform für Lichtmodule, die weniger LEDs oder LEDs mit geringerer Verlustleistung aufweisen.
Weitere Ausführungsformen können auch Kanäle mit mehreren Lüftern umfassen. Ferner können auch mehrere Ausstoßöffnungen von einem Lüfter in den Kanal vorgesehen sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Lüfter auch innerhalb des Kanals angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Kanal sich auch um mehreren Seitenwände des Lichtmoduls erstrecken.
In weiteren Ausführungsformen kann der Lüfter oder allgemein die Umwälzeinrichtung mittels einer Steuerung betrieben werden, die ein Temperatursignal eines Temperatursensors und/oder ein Zeitsignal eines Zeitgebers umfasst. Beispielsweise kann ein Temperatursensor die Temperatur in der Leuchte, z. B. im Gehäuse oder am Lichtmodul, messen, um den Lüfter nur bedarfsweise ein- und auszuschalten oder die Leistung kontinuierlich zu regeln. Ein Zeitgeber kann über die Steuerung den Lüfter jahreszeitbedingt oder tageszeitbedingt ein- und ausschalte oder regeln, um z. B. auf statistische Temperaturschwankungen, die über Jahreszeiten oder Tageszeiten entstehen, Rücksicht zu nehmen.
Bezugszeichenliste

2: Gehäuse
4: transparente Gehäuseabdeckung
6: nicht-transparenter Gehäuseabschnitt
8: Lichtmodul
10: LEDs
12: Oberflächenabschnitt
14: Luftleitfläche
16: Lüfter
18: Auslassöffnung
20: Abschrägung
21: Ausschnitt
22: Zwischenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29818194 U1 [0003]

Claims

Leuchte für Beleuchtungszwecke, insbesondere Außenleuchte oder Innenleuchte zur stationären Montage, wobei die Leuchte Folgendes aufweist: ein Gehäuse (2), das einen Innenraum festlegt, ein Lichtmodul (8), das wenigstens ein Leuchtmittel (10) aufweist und das wenigstens einen Oberflächenabschnitt (12) aufweist, der in thermischem Kontakt mit dem Leuchtmittel (10) steht, so dass von dem Leuchtmittel (10) erzeugte Wärme über den Oberflächenabschnitt (12) abgegeben werden kann, einen Kanal, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei eine Innenwandung des Kanals den genannten Oberflächenabschnitt (12) des Lichtmoduls (8) umfasst und wobei der Kanal eine oder mehrere Auslassöffnungen (18) aufweist, die in den Innenraum weist, und eine aktive Umwälzeinrichtung (16) zur Umwälzung des Kühlmediums innerhalb des Innenraums, wobei eine Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung in den Innenraum weist und eine Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung in den Kanal weist.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Leuchtmittel (10) mehrere LEDs umfasst.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal wenigstens zwei Auslassöffnungen (18), die in den Innenraum weisen, aufweist.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren Auslassöffnungen (18) des Kanals in eine oder mehrere Richtungen des Innenraums weisen, die von der Ausgangsöffnung der Umwälzeinrichtung (16) abgewandt ist bzw. sind.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlmedium ein Gas, insbesondere Luft, umfasst und die Umwälzeinrichtung (16) durch einen Lüfter gebildet ist.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal wenigstens zwei Auslassöffnungen (18) aufweist, die symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung (16) angeordnet sind.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Auslassöffnungen (18) des Kanals mit einer Abschrägung (20) versehen sind, welche den Kühlmediumstrom lenken, insbesondere in eine der Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung (16) entgegengesetzte Richtung.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche Innenraumbegrenzungsmittel (22) aufweist, die den Innenraum in wenigstens zwei Teilräume unterteilt, wobei die Innenraumbegrenzungsmittel eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen (21) aufweisen, durch die nur ein begrenzter Austausch des Kühlmediums zwischen den Teilräumen ermöglicht ist.
Leuchte nach Anspruch 8, wobei eine oder vorzugsweise alle Auslassöffnungen (18) des Kanals in einem Teilraum oder mehreren Teilräumen des Innenraums weisen, welche von einem Teilraum, in welchen die Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung (16) weist, verschieden ist bzw. sind.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung (16) in einem Bereich des Kanals angeordnet ist, welcher dem Oberflächenabschnitt (12) des Lichtmoduls gegenübersteht.
Leuchte nach Anspruch 10, wobei die Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung (16) demjenigen Teil des Oberflächenabschnittes (12) gegenübersteht, der sich am nächsten an einer Wähne erzeugenden Einrichtung des Lichtmoduls (2), insbesondere dem Leuchtmittel (10) oder einem elektrischen Betriebsmittel für das Leuchtmittel, befindet.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teil (4) des Leuchtengehäuses (2) transparent ausgebildet ist und die eine oder mehrere der Auslassöffnungen (18) des Kanals das Kühlmedium in eine Richtung des Innenraums lenken, in welcher sich der transparente Teil (4) des Leuchtengehäuses (2) befindet.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ansaugöffnung der Umwälzeinrichtung (16) in einem Bereich des Leuchtengehäuses weist, der keinen transparenten Abschnitt aufweist, insbesondere aus Metall oder Kunststoff gebildet ist.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal eine konstante Höhe oder einen konstanten Querschnitt aufweist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Kanal eine Verjüngung aufweist, insbesondere eine Verjüngung im Bereich der Ausstoßöffnung der Umwälzeinrichtung und/oder im Bereich der einen oder mehreren Auslassöffnungen des Kanals.
Leuchte nach Anspruch 15, wobei sich die Höhe (4) des Kanalquerschnitts vom Bereich der Ausstoßöffnung des Lüfters zu wenigstens einer Auslassöffnung verringert, vorzugsweise um wenigstens 1/4 eines mittleren Durchmessers der Ausstoßöffnung.