DE102011078853A1 - Generation of an air flow by means of vibrations - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (H) mit einer zu Schwingungen anregbaren Luftstromerzeugungseinheit (1), wobei die Luftstromerzeugungseinheit (1) einen Chladni-Resonator (3, 9) mit mindestens einer resonant anregbaren Platte (3) aufweist. Eine Leuchtvorrichtung (R) weist mindestens eine Strömungsmaschine (H) zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle (L) auf. Das Verfahren dient zum Erzeugen eines Kühlluftstroms (K), wobei das Verfahren ein Anregen einer Platte (3) eines Chladni-Resonators (3, 9) umfasst. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar zur Kühlung von LED-Lampen und/oder damit bestückbaren Leuchten.The invention relates to a turbomachine (H) having an air flow generating unit (1) which can be excited to oscillate, the air flow generating unit (1) having a Chladni resonator (3, 9) with at least one resonantly activatable plate (3). A lighting device (R) has at least one turbomachine (H) for cooling at least one light source (L). The method is used to generate a cooling air flow (K), wherein the method comprises exciting a plate (3) of a Chladni resonator (3, 9). The invention is particularly advantageously applicable for cooling of LED lamps and / or lamps that can be equipped with them.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einer zu Schwingungen anregbaren Luftstromerzeugungseinheit, wobei die Luftstromerzeugungseinheit einen Chladni-Resonator mit mindestens einer resonant anregbaren Platte aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine solche Strömungsmaschine zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Luftstroms, insbesondere Kühlluftstroms, durch Anregen einer Luftstromerzeugungseinheit zu Schwingungen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar zur Kühlung von LED-Lampen und/oder damit bestückbaren Leuchten.The invention relates to a turbomachine with a vibratory stimulable air flow generating unit, wherein the air flow generating unit comprises a Chladni resonator with at least one resonant excitable plate. The invention further relates to a lighting device, comprising at least one such turbomachine for cooling at least one light source. The invention also relates to a method for generating an air flow, in particular cooling air flow, by exciting an air flow generating unit to oscillate. The invention is particularly advantageously applicable for cooling of LED lamps and / or lamps that can be equipped with them.

DE 10 2008 038 549 A1 offenbart eine Methode zur Erzeugung eines Luftstroms mittels Ultraschall, und zwar zur Kühlung von kleinen elektronischen Schaltungen, beispielsweise elektronischen Vorschaltgeräten. Beschrieben ist dazu eine Einrichtung zur Erzeugung eines Luftstroms mit einem Anregungselement und einem Schwingelement, wobei das Schwingelement von dem Anregungselement zu Schwingungen anregbar ist und die Schwingungen zu einer Luftströmung führen. Insbesondere kann ein Verbindungselement zwischen dem Anregungselement und dem Schwingelement vorgesehen und mit beiden mechanisch verbunden sein. Das Verbindungselement kann kegelstumpfförmig ausgebildet sein und an seiner Deckel- und Bodenfläche von dem Schwingelement und dem Anregungselement abgeschlossen sein. Konkret wird vorgeschlagen, einen piezoelektrischen Aktor mit einer davor montierten Schwingmembran mit Ultraschallfrequenzen anzuregen und zu betreiben. Die Schwingungen der Schwingmembran erzeugen einen Luftstrom, der die Schaltung kühlt. DE 10 2008 038 549 A1 discloses a method for generating an air flow by means of ultrasound, for the cooling of small electronic circuits, such as electronic ballasts. For this purpose, a device for generating an air flow with an excitation element and a vibrating element is described, wherein the vibrating element can be excited to oscillate by the excitation element and the oscillations lead to an air flow. In particular, a connecting element between the excitation element and the vibrating element may be provided and mechanically connected to both. The connecting element may be formed frusto-conical and be completed at its lid and bottom surface of the vibrating element and the excitation element. Specifically, it is proposed to excite and operate a piezoelectric actuator with a vibrating diaphragm mounted in front of it with ultrasonic frequencies. The vibrations of the vibrating diaphragm create an air flow which cools the circuit.

Ferner sind Eigenschwingungen von Platten bekannt. Dabei bilden sich an der Platte für feste Randbedingungen feste Positionen für resonante Schwingungsmaxima und Schwingungsminima aus, welche z.B. durch ein Bestreuen der Platte mit Sand sichtbar gemacht werden können (Erzeugung von Chladnischen Klangfiguren). Eine resonant schwingende oder eigenschwingende Platte kann auch als ein Chladni-Resonator bezeichnet werden.Furthermore, natural vibrations of plates are known. In this case, fixed positions for resonant oscillation maxima and oscillation minima are formed on the plate for fixed boundary conditions. can be made visible by sprinkling the plate with sand (creation of Chladnic sound figures). A resonant or self-resonant plate may also be referred to as a Chladni resonator.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache und kompakte Möglichkeit zur Erzeugung eines Luftstroms mittels mechanischer Schwingungen bereitzustellen.It is the object of the present invention to provide a particularly simple and compact way of generating an air flow by means of mechanical vibrations.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Strömungsmaschine mit einer zu Schwingungen anregbaren Luftstromerzeugungseinheit, wobei die Luftstromerzeugungseinheit einen Chladni-Resonator mit mindestens einer resonant anregbaren Platte aufweist.The object is achieved by a turbomachine with an airflow generating unit which can be excited to oscillate, wherein the airflow generating unit has a Chladni resonator with at least one resonantly excitable plate.

Unter einer Strömungsmaschine kann insbesondere eine Gasenergiemaschine verstanden werden, bei der eine Energieübertragung zwischen Gas (insbesondere Luft) und Maschine in einem offenen Raum durch eine Strömung nach den Gesetzen der Fluiddynamik über den Umweg der kinetischen Energie erfolgt.In particular, a turbomachine can be understood to mean a gas energy machine in which energy is transferred between gas (in particular air) and machine in an open space through a flow in accordance with the laws of fluid dynamics via the kinetic energy.

Diese Strömungsmaschine weist den Vorteil auf, dass ihre Luftstromerzeugungseinheit besonders flach ausgestaltbar ist. Auch mag die Luftstromerzeugungseinheit ohne besondere Anstrengungen großflächig ausgestaltet sein. Darüber hinaus kann diese Strömungsmaschine einfach und preiswert hergestellt werden. Die Strömungsmaschine kann zusätzlich zu der mindestens einen Luftstromerzeugungseinheit z.B. auch elektrische Anschlüsse, eine Halterung, Luftleiteinrichtungen und/oder einen Treiber zum elektrischen Betrieb der Luftstromerzeugungseinheit usw. aufweisen. This turbomachine has the advantage that its air flow generating unit is particularly flat ausgestaltbar. Also, the air flow generating unit may be configured over a large area without special efforts. In addition, this turbomachine can be easily and inexpensively manufactured. The turbomachine may be in addition to the at least one air flow generating unit, e.g. Also electrical connections, a holder, air guiding devices and / or a driver for electrical operation of the air flow generating unit, etc. have.

Die Strömungsmaschine kann selbstverständlich auch ein anderes gasförmiges Medium als Luft zur Strömung bringen oder fördern. Die Beschreibung dieser Erfindung ist also nicht auf "Luft" beschränkt, und ein Verweis auf Luft kann insbesondere auch jedes gasförmige Medium umfassen.Of course, the turbomachine can bring or promote another gaseous medium than air to the flow. Thus, the description of this invention is not limited to "air," and a reference to air may include, in particular, any gaseous medium.

Es ist eine zur Ermöglichung einer besonders kompakten und präzise anregbaren Strömungsmaschine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Platte mittels mindestens eines volumetrischen Aktors anregbar ist. Unter einem volumetrischen Aktor kann insbesondere jeglicher Aktor verstanden werden, welcher sein Materialvolumen definiert mittels eines externen Steuersignals (z.B. einer Spannung, eines Magnetfelds) ändern kann. Ein volumetrischer Aktor kann beispielsweise einen elektrostriktiven Aktor oder einen magentostriktiven Aktor umfassen. Aufgrund seiner Robustheit, kompakten Bauweise, seiner vergleichsweise preiswerten Herstellung und seiner einfachen Aktivierung ist jedoch ein piezoelektrischer Aktor oder Piezoaktor besonders bevorzugt. Der Aktor kann insbesondere an die Platte angeklebt sein.It is a preferred embodiment for enabling a particularly compact and precisely excitable turbomachine that the plate can be excited by means of at least one volumetric actuator. In particular, a volumetric actuator can be understood as any actuator which can change its material volume in a defined manner by means of an external control signal (for example a voltage, a magnetic field). For example, a volumetric actuator may include an electrostrictive actuator or a magnetostrictive actuator. Due to its robustness, compact design, its comparatively inexpensive production and its simple activation, however, a piezoelectric actuator or piezoelectric actuator is particularly preferred. The actuator can in particular be glued to the plate.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Platte mittels einer matrixartig angeordneten Gruppe von Aktoren anregbar ist. So können besonders gleichmäßige oder gezielt ungleichmäßige Schwingungsamplituden über die Platte erreicht werden. Insbesondere mögen die Aktoren individuell oder in Gruppen ansteuerbar sein, um ein vorbestimmtes Resonanzmuster zu erzeugen.It is still an embodiment that the plate can be excited by means of a matrix-like array of actuators. Thus, particularly uniform or deliberately uneven vibration amplitudes can be achieved across the plate. In particular, the actors like individually or in groups be controllable to produce a predetermined resonance pattern.

Alternativ mag die Platte jedoch auch z.B. durch einen, insbesondere zentralen, Aktor zu Eigenschwingungen bzw. zur Resonanz angeregt werden. Alternatively, however, the plate may also be e.g. be stimulated by a, in particular central, actuator to natural oscillations or to resonance.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine volumetrische Aktor als ein piezoaktorisches Plättchen ausgestaltet ist. So kann eine besonders flache und preiswerte Luftstromerzeugungseinheit bereitgestellt werden. It is yet a further embodiment that the at least one volumetric actuator is configured as a piezoactuator plate. Thus, a particularly flat and inexpensive air flow generating unit can be provided.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Platte mit einer Frequenz von mindestens ca. 50 kHz, insbesondere von mindestens ca. 100 kHz, insbesondere von mindestens ca. 200 kHz, anregbar ist. So lässt sich eine starke Luftströmung bei einer für den Menschen und die meisten Tiere nicht mehr hörbaren (Ultraschall-)Frequenz erzeugen.It is also an embodiment that the plate with a frequency of at least about 50 kHz, in particular of at least about 100 kHz, in particular of at least about 200 kHz, can be excited. Thus, a strong air flow can be produced at an (ultrasonic) frequency that is no longer audible for humans and most animals.

Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Platte eine Metallplatte ist. Eine Metallplatte ist besonders einfach zu Eigenschwingungen mit hohen Amplituden anregbar, preiswert verfügbar und einfach in ihren Eigenschaften variabel herstellbar.It is also an embodiment that the plate is a metal plate. A metal plate is particularly easy excitable to natural vibrations with high amplitudes, inexpensive available and simply variable in their properties.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Platte eine Kunststoffplatte ist, welche besonders leicht, langlebig und preiswert sein kann. Es ist eine Weiterbildung, dass die Kunststoffplatte mit einer piezoelektrischen Kunststofffolie verbunden ist. Die piezoelektrische Kunststofffolie dient als Aktor oder Aktorfeld und kann insbesondere mit der Kunststoffplatte als ein großflächiger Schichtverbund verbunden sein. So wird eine besonders flache und robuste Luftstromerzeugungseinheit ermöglicht. Die piezoelektrische Kunststofffolie mag insbesondere aus Polyvinylidenfluorid (Kurzzeichen PVDF) bestehen.It is still an embodiment that the plate is a plastic plate, which can be particularly light, durable and inexpensive. It is a development that the plastic plate is connected to a piezoelectric plastic film. The piezoelectric plastic film serves as an actuator or actuator field and may in particular be connected to the plastic plate as a large-area layer composite. This enables a particularly flat and robust air flow generating unit. The piezoelectric plastic film may consist in particular of polyvinylidene fluoride (abbreviation PVDF).

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Platte eine Keramikplatte ist. Die verwendete Keramik kann insbesondere eine Keramik mit einer niedrigen akustischen Dämpfung sein. Falls der mindestens eine Aktor, insbesondere Piezoaktor, ein keramischer Aktor ist, kann der mindestens eine Aktor mit der Platte zu einem Stück gesintert sein.It is still an embodiment that the plate is a ceramic plate. The ceramic used may in particular be a ceramic with a low acoustic attenuation. If the at least one actuator, in particular piezoelectric actuator, is a ceramic actuator, the at least one actuator can be sintered to the plate to form a piece.

Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Platte schwingfähig an Stegen aufgehängt ist. So lässt sich eine einfache Aufhängung und Ausrichtung der Platte ohne eine wesentliche Beschränkung ihrer Schwingfähigkeit erreichen. Die Stege können die Platte an einem Rahmen halten oder befestigen. Insbesondere können der Rahmen und die Platte aus einer vollflächigen Schicht oder (Halbzeug- oder Ausgangs-)Platte herausgearbeitet sein, insbesondere durch Einbringung von entsprechenden Aussparungen, z.B. mittels einer mechanischen Materialabtragung oder mittels einer Laserablation, insbesondere eines Laserschneidens. Insbesondere bei dieser Ausgestaltung, aber auch ganz allgemein, kann die Luftstromerzeugungseinheit mehrere resonant anregbare Platten aufweisen.It is also an embodiment that the plate is suspended vibrating on webs. Thus, a simple suspension and alignment of the plate can be achieved without a substantial restriction of its ability to vibrate. The webs can hold or fasten the plate to a frame. In particular, the frame and the plate may be formed from a full-surface layer or (semi-finished or starting) plate, in particular by incorporation of corresponding recesses, e.g. by means of a mechanical material removal or by means of a laser ablation, in particular a laser cutting. In particular, in this embodiment, but also quite generally, the air flow generating unit may have a plurality of resonant excitable plates.

Es ist eine für eine wenig störende Aufhängung vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Platte eine mehreckige Platte ist, an deren Ecken die Stege ansetzen. Jedoch mag die Platte z.B. auch eine runde oder ovale Platte usw. sein, wobei die Stege dann insbesondere gleichbeabstandet sein können.It is an advantageous for a little disturbing suspension configuration that the plate is a polygonal plate at the corners attach the webs. However, the plate may be e.g. also be a round or oval plate, etc., in which case the webs can then in particular be equidistant.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass an mindestens einem Bereich der Platte, welcher ein Schwingungsmaximum ausbildet, ein Übertragerelement vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist. So mag das Übertragerelement besonders stark schwingen, folglich eine besonders starke Schwingung der Schwingungseinheit bewirken und damit eine besonders starke Kühlluftströmung.It is yet another embodiment that at least one region of the plate, which forms a maximum vibration, a Übertragerelement is present, which mechanically connects this area with a vibration unit, so that the vibration unit can be excited from this area to vibrations. So the transformer element may vibrate particularly strong, thus causing a particularly strong vibration of the vibration unit and thus a particularly strong flow of cooling air.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass an mindestens einem Bereich der Platte, welcher sich zwischen einem Schwingungsmaximum und einem Schwingungsminimum befindet, ein Übertragerelement vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist. So kann die Luftstromerzeugungseinheit auf einen hohen Gütefaktor hin angepasst werden, was ebenfalls eine besonders starke Schwingung der Schwingungseinheit und damit eine besonders starke Kühlluftströmung bewirken kann.It is yet another embodiment that at least one region of the plate, which is located between a maximum vibration and a minimum vibration, a transformer element is present, which mechanically connects this area with a vibration unit, so that the vibration unit can be excited from this area to vibrations , Thus, the air flow generating unit can be adapted to a high quality factor, which can also cause a particularly strong vibration of the vibration unit and thus a particularly strong flow of cooling air.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass an mindestens einem Bereich der Platte, an welchem sich auch ein Schwingungsminimum befindet, ein Übertragerelement vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist. So kann die Luftstromerzeugungseinheit ebenfalls auf einen hohen Gütefaktor hin angepasst werden.It is yet a further embodiment that a transformer element is present on at least one region of the plate on which there is also a vibration minimum, which mechanically connects this region with a vibration unit, so that the vibration unit can be excited to oscillate from this region. Thus, the air flow generating unit can also be adapted to a high quality factor.

Die Positionen der sich an der Platte im Betrieb ausbildenden Schwingungsminima und Schwingungsmaxima brauchen nicht mit einer Position des mindestens einen Aktors übereinzustimmen. Es ist eine für eine besonders langlebige Verbindung zwischen dem mindestens einen Aktor, insbesondere angeklebten Aktor, und der Platte bevorzugte Weiterbildung, dass der Aktor im Bereich eines Schwingungsminimums angeordnet ist.The positions of the vibration minima and vibration maxima forming on the plate during operation need not coincide with a position of the at least one actuator. It is a preferred development for a particularly durable connection between the at least one actuator, in particular adhered actuator, and the plate, that the actuator is arranged in the region of a vibration minimum.

Es ist eine Weiterbildung, dass das Übertragerelement eine kegelartige Grundform aufweist, welche sich von der Platte zu der Schwingungseinheit verjüngt. Dadurch kann eine Schwingungsamplitude an der Schwingungseinheit verstärkt werden.It is a development that the Übertragerelement has a cone-like basic shape, which tapers from the plate to the vibration unit. Thereby, a vibration amplitude can be amplified at the vibration unit.

Die Schwingungseinheit ragt für eine besonders effektive Erzeugung einer Luftströmung insbesondere seitlich über seine Kontaktfläche mit dem Übertragerelement heraus. The oscillation unit protrudes laterally beyond its contact surface with the transmitter element for particularly effective generation of an air flow.

Es ist eine für eine einfache und preiswerte Herstellung des Übertragerelements besonders bevorzugte Weiterbildung, dass zumindest das Übertragerelement mehrere Schichten aufweist bzw. aus solchen Schichten zusammengesetzt ist (also ein Schichtkörper ist). Ein Vorteil besteht in der Herstellung zumindest des Übertragerelements durch einfache Schichtung, insbesondere mittels vorstrukturierter Schichten oder Platten, anstatt durch eine aufwendige spanende Bearbeitung aus einem Vollmaterial. Das Übertragerelement macht sich dabei unter anderem die Tatsache zu Nutze, dass eine für die Funktion günstige Außenkontur nicht notwendigerweise glatt zu sein braucht, da im Falle typischer, genügend großer von der Platte des Chladni-Resonators erzeugter Wellenlängen die Anregung über die bei diesem Aufbau vorhandenen Stufen hinwegmitteln.It is a development which is particularly preferred for a simple and inexpensive production of the transformer element that at least the transformer element has a plurality of layers or is composed of such layers (ie is a layered body). An advantage consists in the production of at least the transformer element by simple layering, in particular by means of pre-structured layers or plates, instead of a complex machining of a solid material. Among other things, the transformer element makes use of the fact that an outer contour that is favorable for the function does not necessarily have to be smooth, since in the case of typical, sufficiently large wavelengths generated by the plate of the Chladni resonator, the excitation over the structure present in this structure Remove steps.

Es ist eine für eine einfache und kompakte Herstellung bevorzugte Ausgestaltung, dass das Übertragerelement und die Schwingungseinheit als ein gemeinsamer Schichtkörper vorliegen, die Schwingungseinheit also auch aus einer oder mehreren Schichten aufgebaut ist.It is a preferred embodiment for a simple and compact production that the transformer element and the vibration unit are present as a common layer body, ie the vibration unit is also constructed from one or more layers.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Platte als Luftkanäle dienende Aussparungen aufweist. Dadurch wird eine vergleichmäßigte Luftzufuhr über die Platte verbessert, was wiederum eine Erzeugung gleichmäßigerer Luftströme über die Fläche der Platte ermöglicht.It is also an embodiment that the plate has recesses serving as air channels. This improves a uniform air supply across the plate, which in turn enables more uniform airflows across the surface of the plate.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Strömungsmaschine zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle, wobei die mindestens eine Strömungsmaschine eine Strömungsmaschine wie oben beschrieben ist.The object is also achieved by a lighting device, comprising at least one turbomachine for cooling at least one light source, wherein the at least one turbomachine is a turbomachine as described above.

Die Leuchtvorrichtung kann eine Lampe, ein Modul, eine Leuchte oder ein Leuchtsystem sein. Beispielsweise mag die Leuchtvorrichtung eine Leuchte sein, z.B. eine Deckenleuchte, welche einen Reflektor aufweist. Der Reflektor (oder ein Reflektor einer anderen Leuchtvorrichtung) kann als die Platte des Chladni-Resonators dienen und folglich sowohl eine Reflexionsfunktion als auch eine Kühlfunktion übernehmen.The lighting device may be a lamp, a module, a light or a lighting system. For example, the lighting device may be a luminaire, e.g. a ceiling light, which has a reflector. The reflector (or a reflector of another lighting device) can serve as the plate of the Chladni resonator and thus assume both a reflection function and a cooling function.

Die Lichtquelle kann insbesondere eine Halbleiterlichtquelle sein. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.The light source may in particular be a semiconductor light source. Preferably, the at least one semiconductor light source comprises at least one light-emitting diode. If several LEDs are present, they can be lit in the same color or in different colors. A color may be monochrome (e.g., red, green, blue, etc.) or multichrome (e.g., white). The light emitted by the at least one light-emitting diode can also be an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED). Several light emitting diodes can produce a mixed light; e.g. a white mixed light. The at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED). The phosphor may alternatively or additionally be arranged remotely from the light-emitting diode ("remote phosphor"). The at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount"). The at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, e.g. at least one Fresnel lens, collimator, and so on. Instead of or in addition to inorganic light emitting diodes, e.g. based on InGaN or AlInGaP, organic LEDs (OLEDs, for example polymer OLEDs) can generally also be used. Alternatively, the at least one semiconductor light source may be e.g. have at least one diode laser.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Kühlluftstroms, wobei das Verfahren ein Anregen einer Platte eines Chladni-Resonators umfasst. Dieses Verfahren ermöglicht die gleichen Vorteile wie die Leuchtvorrichtung und kann analog ausgestaltet werden.The object is further achieved by a method for generating a cooling air flow, the method comprising exciting a plate of a Chladni resonator. This method allows the same advantages as the lighting device and can be configured in an analogous manner.

Beispielsweise kann es eine Ausgestaltung sein, dass eine Bewegung der angeregten Platte des Chladni-Resonators mittels eines Übertragerelements auf eine Schwingungseinheit übertragen wird, wobei die sich bewegende Schwingungseinheit den Kühlluftstrom erzeugt.For example, it may be an embodiment that a movement of the excited plate of the Chladni resonator is transmitted by means of a Übertragerelements on a vibration unit, wherein the moving vibration unit generates the cooling air flow.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the drawings. In this case, the same or equivalent elements may be provided with the same reference numerals for clarity.

1 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine Explosionszeichnung einer Luftstromerzeugungseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 shows in an oblique view from above an exploded view of an air flow generating unit according to a first embodiment;

2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus der Luftstromerzeugungseinheit im Bereich eines Übertragerelements; 2 shows a sectional side view of a section of the air flow generating unit in the region of a transformer element;

3 zeigt eine Chladni-Platte der Luftstromerzeugungseinheit in Draufsicht; 3 shows a Chladni plate of the air flow generating unit in plan view;

4 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einer Luftstromerzeugungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 4 shows in plan view a section of an air flow generating unit according to a second embodiment;

5 zeigt eine Leuchtvorrichtung mit einer Luftstromerzeugungseinheit gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel. 5 shows a lighting device with an air flow generating unit according to the first or the second embodiment.

1 zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine Explosionszeichnung einer Luftstromerzeugungseinheit 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Luftstromerzeugungseinheit 1 ist aus mehreren schichtförmigen Platten 3 bis 7 aufgebaut. 1 shows in an oblique view from above an exploded view of an air flow generating unit 1 according to a first embodiment. The air flow generation unit 1 is made up of several layered plates 3 to 7 built up.

Eine in dieser Ansicht unterste, metallische Platte 3 ("Chladni-Platte") ist eine vollflächige Platte. Die Chladni-Platte 3 weist an ihrer Unterseite fünfunddreißig kreisscheibenförmige (plättchenförmige) Piezoaktoren 9 auf, die z.B. an die Chladni-Platte 3 angeklebt sein können. Die Chladni-Platte 3 und die Piezoaktoren 9 bilden einen Chladni-Resonator 3, 9, wobei die Piezoaktoren 9 die Chladni-Platte 3 zu Eigenschwingungen anregen können.A bottom in this view, metallic plate 3 ("Chladni plate") is a full-surface plate. The Chladni plate 3 has on its underside thirty-five circular disk-shaped (plate-shaped) piezoelectric actuators 9 on, for example, to the Chladni plate 3 can be glued. The Chladni plate 3 and the piezo actuators 9 form a Chladni resonator 3 . 9 , where the piezo actuators 9 the Chladni plate 3 can stimulate natural oscillations.

Die Piezoaktoren 9 sind dabei in einem m×n-Matrixmuster mit hier beispielhaft m gleich sieben und n gleich fünf angeordnet. Die Piezoaktoren 9 können über elektrische Signale aktiviert werden, wobei hier zur besseren Übersicht keine Elektroden, elektrischen Isolierungen, elektrischen Anschlüsse usw. gezeigt sind, auch wenn diese vorhanden sein können. The piezo actuators 9 are here arranged in an m × n matrix pattern with, for example, m equal to seven and n equal to five. The piezo actuators 9 can be activated via electrical signals, with no electrodes, electrical insulation, electrical connections, etc. are shown here for clarity, even if they can be present.

Auf der Chladni-Platte 3 sind vier weitere Platten 4 bis 7 gestapelt aufgebracht. Jede der Platten 4 bis 7 ist dahingehend strukturiert, dass mehrere teilseparierte, kreisförmige Teilbereiche 4a bis 7a vorhanden sind. Die Teilbereiche 4a bis 7a sind analog zu den Piezoaktoren 9 in einem dazu deckungsgleichen 7×5-Matrixmuster angeordnet. Die Teilbereiche 4a bis 7a sind insbesondere dergestalt in dem gleichen Muster auf den Platten 4 bis 7 angeordnet, dass übereinanderliegende Teilbereiche 4a bis 7a sowie ein darunter angeordneter Piezoaktor 9 konzentrisch zueinander angeordnet sind.On the Chladni plate 3 are four more plates 4 to 7 stacked up. Each of the plates 4 to 7 is structured such that several partially separated, circular sections 4a to 7a available. The subareas 4a to 7a are analogous to the piezo actuators 9 arranged in a congruent 7 × 5 matrix pattern. The subareas 4a to 7a are especially in the same pattern on the plates 4 to 7 arranged that superimposed subareas 4a to 7a and a piezoelectric actuator arranged thereunder 9 are arranged concentrically with each other.

Die Teilbereiche 4a bis 7a sind mit einem übrigbleibenden Schichtrahmen 4b bis 7b über jeweils hier drei Stege 8 einstückig verbunden. Durch die Stege 8 werden die Teilbereiche 4a bis 7a schwingfähig in dem jeweiligen Schichtrahmen 4b bis 7b gehalten. Die Schwingungseigenschaften der Teilbereiche 4a bis 7a werden dann auch durch die Eigenschaften der Stege 8, z.B. deren Zahl, Maße und/oder Material, bestimmt. Beispielsweise kann die Zahl der Stege 8 pro Teilbereich 4a bis 7a variabel gewählt werden, z.B. in Bezug auf eine gewünschte Festigkeit.The subareas 4a to 7a are with a remaining layer frame 4b to 7b over each here three bars 8th integrally connected. Through the bars 8th become the subareas 4a to 7a capable of oscillating in the respective layer frame 4b to 7b held. The vibration characteristics of the subregions 4a to 7a are then also by the properties of the webs 8th , eg their number, dimensions and / or material. For example, the number of bars 8th per section 4a to 7a be chosen variable, for example, in relation to a desired strength.

Die Teilseparierung der Teilbereiche 4a bis 7a kann beispielsweise durch ein Einbringen dreier ringsektorförmiger Aussparungen 11 pro Teilbereich 4a bis 7a in eine vollflächige Platte 4 bis 7 durchgeführt werden. Die Teilseparierung kann z.B. mittels eines Ätzverfahrens, eines Stanzverfahrens oder eines Laserstrukturierungs-, insbesondere Laserschneid-, Verfahrens aus der vollflächigen Platte 4 bis 7 erreicht werden. Alternativ mag zumindest eine der Platten 4 bis 7 bereits in der die teilseparierten Teilbereiche 4a bis 7a aufweisenden Form hergestellt worden sein.The partial separation of the subareas 4a to 7a For example, by introducing three ring-sector-shaped recesses 11 per section 4a to 7a in a full-surface plate 4 to 7 be performed. The partial separation can be carried out, for example, by means of an etching process, a stamping process or a laser structuring, in particular laser cutting, process from the full-surface plate 4 to 7 be achieved. Alternatively, at least one of the plates may 4 to 7 already in the partially separated sections 4a to 7a having been produced.

Die Teilbereiche 4a, 5a, 6a der ersten drei Platten ("Übertragerplatten") 4 bis 6 oberhalb der Chladni-Platte 3 bilden jeweils ein Übertragerelement 4a, 5a, 6a. Die Teilbereiche 4a, 5a, 6a weisen zwar die gleiche kreisförmige Grundform auf, aber werden mit steigendem Abstand von der Chladni-Platte 3 in ihrer Fläche (hier: in ihrem Durchmesser) kleiner. Die Form des Übertragerelements 4a, 5a, 6a ist also gestuft kegelstumpfförmig.The subareas 4a . 5a . 6a the first three plates ("transformer plates") 4 to 6 above the Chladni plate 3 each form a transformer element 4a . 5a . 6a , The subareas 4a . 5a . 6a Although they have the same circular basic shape, but with increasing distance from the Chladni plate 3 in their area (here: in their diameter) smaller. The shape of the transformer element 4a . 5a . 6a is thus a truncated cone.

Die Teilbereiche 7a der obersten Platte 7 ("Schwingungsplatte") weisen einen größeren Durchmesser auf als die Teilbereiche 6a der direkt darunterliegenden Verbindungsplatte 6. Die Teilbereiche 7a bilden eine jeweilige Schwingungseinheit.The subareas 7a the top plate 7 ("Vibration plate") have a larger diameter than the sections 6a the directly below connecting plate 6 , The subareas 7a form a respective vibration unit.

Die Platten 3 bis 7, insbesondere 4 bis 7, können aus einem gleichen Material bestehen, oder die Verbindungsplatten 4 bis 6 können aus einem gleichen Material bestehen und die Schwingungsplatte 7 kann aus einem dazu unterschiedlichen Material bestehen. Die Platten 4 bis 7 können aus Metall, Kunststoff und/oder Keramik bestehen.The plates 3 to 7 , especially 4 to 7 , may be made of the same material, or the connecting plates 4 to 6 can consist of a same material and the vibration plate 7 can consist of a different material. The plates 4 to 7 can be made of metal, plastic and / or ceramic.

Zur Herstellung der Luftstromerzeugungseinheit 1 werden die Platten 3 bis 7 zu einem festen Schichtstapel verbunden. Dieses Verbinden kann beispielsweise durch ein Verkleben, z.B. mittels Epoxydharz, erreicht werden. Metallische Platten 3 bis 7 können auch miteinander verlötet werden, keramische Platten 3 bis 7 miteinander gesintert werden.For the production of the air flow generating unit 1 become the plates 3 to 7 connected to a fixed layer stack. This bonding can be achieved for example by gluing, for example by means of epoxy resin. Metallic plates 3 to 7 can also be soldered together, ceramic plates 3 to 7 be sintered with each other.

2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus der Luftstromerzeugungseinheit 1 im Bereich eines Übertragerelements 4a bis 6a. 2 shows a section in side view of a section of the air flow generating unit 1 in the area of a transformer element 4a to 6a ,

Im Betrieb wird durch Anlegen eines elektrischen Signals, insbesondere einer Wechselspannung, an das Piezoelement 9 dieses zu mechanischen Schwingungen (insbesondere akustischen Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen von mindestens 100 kHz) angeregt. Die Schwingungen werden auf die Chladni-Platte 3 übertragen, welche dadurch zu Eigenschwingungen angeregt wird. Die Eigenschwingungen der Chladni-Platte 3 werden weiter auf das Übertragerelement 4a, 5a, 6a übertragen, und von dort aus weiter auf die Schwingungseinheit 7a. Das Übertragerelement 4a, 5a, 6a verstärkt aufgrund seiner sich verjüngenden Form eine Schwingungsamplitude an dem Teilbereich bzw. der Schwingungseinheit 7a. Die Schwingungseinheit 7a wiederum erzeugt einen gewünschten Luftstrom.In operation, by applying an electrical signal, in particular an alternating voltage, to the piezoelectric element 9 this to mechanical vibrations (in particular acoustic Vibrations, in particular ultrasonic vibrations of at least 100 kHz) excited. The vibrations are on the Chladni plate 3 transmitted, which is thereby excited to natural oscillations. The natural vibrations of the Chladni plate 3 continue on the transformer element 4a . 5a . 6a transferred, and from there on to the vibration unit 7a , The transformer element 4a . 5a . 6a due to its tapered shape, amplifies a vibration amplitude at the sub-region or the vibration unit 7a , The vibration unit 7a in turn, generates a desired airflow.

Insbesondere das Material und/oder die Dicke der Teilbereiche 4a bis 6a und/oder des Teilbereichs 7a kann auf eine geringe Schwingungsdämpfung und/oder auf eine starke Anregung des Teilbereichs 7a hin ausgelegt sein.In particular, the material and / or the thickness of the subregions 4a to 6a and / or subsection 7a can be due to a low vibration damping and / or to a strong excitation of the subarea 7a be designed towards.

Dass die Außenkontur des Übertragerelements 4a, 5a, 6a stufig ausgebildet ist, stellt keinen Nachteil dar, weil deren Dicke typischerweise klein gegen eine Wellenlänge einer von der Chladni-Platte 3 erzeugten Eigenschwingung ist und somit von der mechanischen Welle nicht aufgelöst wird. That the outer contour of the Übertragerelements 4a . 5a . 6a is formed stage, is not a disadvantage, because the thickness is typically small compared to a wavelength of one of the Chladni plate 3 generated natural vibration and thus is not resolved by the mechanical shaft.

3 zeigt die Chladni-Platte 3 der Luftstromerzeugungseinheit 1 in Draufsicht. Die Chladni-Platte 3 weist eine rechteckige Form auf und ist an ihren Ecken über Stege 12 mit einem Rahmen 13 verbunden. Mittels der Stege 12 bleibt der Rand der Chladni-Platte 3 schwingfähig. Die durch die Piezoaktoren 9 abgedeckten Bereiche 14 der Chladni-Platte 3 sind gestrichelt eingezeichnet 3 shows the Chladni plate 3 the air flow generating unit 1 in plan view. The Chladni plate 3 has a rectangular shape and is at its corners via webs 12 with a frame 13 connected. By means of the bridges 12 remains the edge of the Chladni plate 3 capable of vibrating. The through the piezo actuators 9 covered areas 14 the Chladni plate 3 are shown in dashed lines

Bei der Luftstromerzeugungseinheit 1, die mehrere Übertragerelemente 4a, 5a, 6a und Schwingungseinheiten 7a in einem Rahmen 4b bis 7b aufweist, kann es bei einer großen seitlichen Ausdehnung mit vielen Übertragerelementen 4a, 5a, 6a und Schwingungseinheiten 7a vorkommen, dass eine Luftnachfuhr zu den Schwingungseinheiten 7a nicht gleichmäßig ist, da am Rand der Luftstromerzeugungseinheit 1 befindliche Schwingungseinheiten 7a besser mit Luft versorgt werden als innen angeordnete Schwingungseinheiten 7a. Dadurch mag aber eine Effizienz der Luftstromerzeugung und folglich einer Kühlleistung von Außen nach Innen abnehmen.In the air flow generation unit 1 containing several transformer elements 4a . 5a . 6a and vibration units 7a in a frame 4b to 7b it can, with a large lateral extent with many Übertragerelementen 4a . 5a . 6a and vibration units 7a happen, that an air supply to the vibration units 7a is not uniform, because at the edge of the air flow generating unit 1 located vibration units 7a be supplied with air better than internally arranged vibration units 7a , As a result, however, an efficiency of the air flow generation and consequently a cooling capacity from outside to inside may decrease.

Um eine Luftzufuhr oder Luftnachfuhr zu den Schwingungseinheiten 7a zu verbessern, insbesondere zu vergleichmäßigen, können, wie anhand der Luftstromerzeugungseinheit 15 in 4 gezeigt, seitlich von den von den Piezoaktoren 9 belegten Bereichen 14 der Chladni-Platte 3 Luftkanäle 16 in der Luftstromerzeugungseinheit 15 vorhanden sein. Die Luftkanäle laufen durch die gestapelten Schichtrahmen 4b bis 7b hindurch. Dadurch kann Luft von einer Rückseite der Luftstromerzeugungseinheit 15 zu deren Vorderseite, welche die Schwingungseinheiten 7a aufweist, angesaugt oder nachgeführt werden.To supply air or air to the vibration units 7a to improve, in particular to even, can, as with the air flow generation unit 15 in 4 shown to the side of the piezoelectric actuators 9 occupied areas 14 the Chladni plate 3 air ducts 16 in the air flow generation unit 15 to be available. The air channels run through the stacked layer frames 4b to 7b therethrough. This allows air from a back of the air flow generating unit 15 to its front, which the vibration units 7a has, be sucked or tracked.

Eine Kontur der Luftkanäle 16 kann, wie in 4 gezeigt, für eine gute Raumausnutzung im Wesentlichen der Form der benachbarten Bereiche 14 der Chladni-Platte 3 entsprechen. Alternativ mag sich die Kontur der Luftkanäle insbesondere an einfachen geometrischen Formen, z.B. einer Kreisform, orientieren, um eine Herstellung zu vereinfachen.A contour of the air ducts 16 can, as in 4 shown, for a good space utilization essentially the shape of the adjacent areas 14 the Chladni plate 3 correspond. Alternatively, the contour of the air ducts may be oriented in particular to simple geometric shapes, for example a circular shape, in order to simplify manufacture.

Die Luftstromerzeugungseinheit 15 kann ansonsten insbesondere wie die Luftstromerzeugungseinheit 1 ausgebildet sein.The air flow generation unit 15 Otherwise, it may be particularly like the air flow generating unit 1 be educated.

5 zeigt eine Leuchtvorrichtung R mit einer Strömungsmaschine H, welche eine Luftstromerzeugungseinheit 1 oder 15 aufweist. Die Leuchtvorrichtung R weist ferner zwei Halbleiterlichtquellen, insbesondere LEDs, L auf, die mittels eines von der Luftstromerzeugungseinheit 1 oder 15 erzeugten Kühlluftstroms K gekühlt werden. 5 shows a lighting device R with a turbomachine H, which is an air flow generating unit 1 or 15 having. The lighting device R further comprises two semiconductor light sources, in particular LEDs, L, which by means of one of the air flow generating unit 1 or 15 generated cooling air flow K are cooled.

Eine die Luftstromerzeugungseinheit 1 aufweisende Strömungsmaschine H kann zusätzlich zu der Luftstromerzeugungseinheit 1 z.B. auch elektrische Anschlüsse, Luftleiteinrichtungen, eine Halterung und/oder einen Treiber zum elektrischen Betrieb der Piezoaktoren 9 usw. (o.Abb.) aufweisen. An air flow generation unit 1 having turbomachine H, in addition to the air flow generating unit 1 For example, electrical connections, air guiding devices, a holder and / or a driver for electrical operation of the piezoelectric actuators 9 etc. (not illustrated).

Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the illustrated embodiments, the invention is not so limited and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

So mögen die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a und die Schwingungseinheiten 7a auch seitlich versetzt zu den Piezoaktoren 9 angeordnet sein.So like the transformer elements 4a . 5a . 6a and the vibration units 7a also laterally offset to the piezo actuators 9 be arranged.

Insbesondere mögen die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a auf Bereichen der Chladni-Platte 3 aufsetzen, welche nicht auch (von der anderen Seite) von Piezoaktoren 9 bedeckt sind. So kann eine besonders hohe Schwingungsamplitude der Chladni-Platte 3 ausgenutzt werden, falls die Bereiche 14 Bereichen geringer Schwingungsamplitude (einschließlich eines Schwingungsminimums) entsprechen. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen mögen dazu beispielsweise in einem 6×4-Matrixfeld angeordnete Übertragerelemente 4a, 5a, 6a zwischen den in dem 7×5-Matrixfeld vorhandenen freien Stellen angeordnet sein.In particular, like the transformer elements 4a . 5a . 6a on areas of the Chladni plate 3 which are not also (from the other side) of piezo actuators 9 are covered. Thus, a particularly high oscillation amplitude of the Chladni plate 3 be exploited if the areas 14 Low vibration amplitude (including a vibration minimum) correspond. In the embodiments shown, for example, transformer elements arranged in a 6 × 4 matrix field may be used for this purpose 4a . 5a . 6a between the vacancies present in the 7 × 5 matrix field.

Jedoch mögen die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a sich mit den von Piezoaktoren 9 bedeckten Bereichen 14 überschneiden oder, wie oben gezeigt, sogar darauf aufliegen. Die Bereiche 14 mögen zwar eine vergleichsweise geringe Schwingungsamplitude aufweisen, aber darauf aufliegende Übertragerelemente 4a, 5a, 6a mögen einen besonders hohen Gütefaktor bewirken.However, the transformer elements like 4a . 5a . 6a with those of piezo actuators 9 covered areas 14 overlap or even rest on it as shown above. The areas 14 like though have a comparatively low oscillation amplitude, but lying on it Übertragerelemente 4a . 5a . 6a may cause a particularly high quality factor.

Ganz allgemein können die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a und die Schwingungseinheiten 7a auf Bereichen der Chladni-Platte 3 angeordnet sein, welche Bereichen mit Schwingungsmaxima, Bereichen mit Schwingungsminima oder Bereichen dazwischen entsprechen.In general, the transformer elements 4a . 5a . 6a and the vibration units 7a on areas of the Chladni plate 3 be arranged, which correspond to areas with oscillation maxima, areas with vibration minima or areas between them.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Luftstromerzeugungseinheit Air flow generating unit
33
Chladni-Platte Chladni Plate
44
Platte plate
4a4a
Teilbereich subregion
4b4b
Schichtrahmen layer frame
55
Platte plate
5a5a
Teilbereich subregion
5b5b
Schichtrahmen layer frame
66
Platte plate
6a6a
Teilbereich subregion
6b6b
Schichtrahmen layer frame
77
Platte plate
7a7a
Teilbereich subregion
7b7b
Schichtrahmen layer frame
88th
Steg web
99
Piezoaktor piezo actuator
1111
Aussparung recess
1212
Steg web
1313
Rahmen frame
1414
abgedeckter Bereich covered area
1515
Luftstromerzeugungseinheit Air flow generating unit
1616
Luftkanal air duct
RR
Leuchtvorrichtung lighting device
HH
Strömungsmaschine flow machine
LL
LED LED
KK
Kühlluftstrom Cooling air flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008038549 A1 [0002] DE 102008038549 A1 [0002]

Claims (15)

Strömungsmaschine (H) mit einer zu Schwingungen anregbaren Luftstromerzeugungseinheit (1; 15), wobei die Luftstromerzeugungseinheit (1; 15) einen Chladni-Resonator (3, 9) mit mindestens einer resonant anregbaren Platte (3) aufweist.Turbomachine (H) with a vibratory excitable air flow generating unit ( 1 ; 15 ), wherein the air flow generation unit ( 1 ; 15 ) a Chladni resonator ( 3 . 9 ) with at least one resonant excitable plate ( 3 ) having. Strömungsmaschine (H) nach Anspruch 1, wobei die Platte (3) mittels mindestens eines volumetrischen Aktors, insbesondere Piezoaktors (9), anregbar ist.Turbomachine (H) according to claim 1, wherein the plate ( 3 ) by means of at least one volumetric actuator, in particular piezoelectric actuator ( 9 ), is excitable. Strömungsmaschine (H) nach Anspruch 2, wobei die Platte (3) mittels einer matrixartig angeordneten Gruppe von Aktoren (9) anregbar ist.Turbomachine (H) according to claim 2, wherein the plate ( 3 ) by means of a matrix-like arranged group of actuators ( 9 ) is excitable. Strömungsmaschine (H) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der mindestens eine volumetrische Aktor als ein piezoaktorisches Plättchen (9) ausgestaltet ist.Turbomachine (H) according to one of claims 2 or 3, wherein the at least one volumetric actuator as a Piezoaktorisches platelets ( 9 ) is configured. Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte (3) mit einer Frequenz von mindestens ca. 50 kHz, insbesondere von mindestens ca. 100 kHz, insbesondere von mindestens ca. 200 kHz, anregbar ist.Turbomachine (H) according to one of the preceding claims, wherein the plate ( 3 ) with a frequency of at least about 50 kHz, in particular of at least about 100 kHz, in particular of at least about 200 kHz, can be excited. Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte (3) eine Metallplatte ist.Turbomachine (H) according to one of the preceding claims, wherein the plate ( 3 ) is a metal plate. Strömungsmaschine (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Platte (3) eine Kunststoffplatte ist, welche mit einer piezoelektrischen Kunststofffolie, insbesondere aus Polyvinylidenfluorid, verbunden ist.Turbomachine (H) according to one of claims 1 to 5, wherein the plate ( 3 ) is a plastic plate, which is connected to a piezoelectric plastic film, in particular of polyvinylidene fluoride. Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte (3) schwingfähig an Stegen (12) aufgehängt ist. Turbomachine (H) according to one of the preceding claims, wherein the plate ( 3 ) capable of vibrating on webs ( 12 ) is suspended. Strömungsmaschine (H) nach Anspruch 8, wobei die Platte (3) eine mehreckige Platte ist, an deren Ecken die Stege (12) ansetzen.Turbomachine (H) according to claim 8, wherein the plate ( 3 ) is a polygonal plate, at the corners of the webs ( 12 ). Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an mindestens einem Bereich der Platte (3), welcher ein Schwingungsmaximum ausbildet, ein Übertragerelement (4a, 5a, 6a) vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit (7a) mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit (7a) von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist.Turbomachine (H) according to one of the preceding claims, wherein on at least a portion of the plate ( 3 ), which forms a maximum vibration, a transformer element ( 4a . 5a . 6a ), which surrounds this area with a vibration unit ( 7a ) mechanically connects, so that the vibration unit ( 7a ) is excitable from this area to vibrations. Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an mindestens einem Bereich der Platte (3), welcher sich zwischen einem Schwingungsmaximum und einem Schwingungsminimum befindet, ein Übertragerelement (4a, 5a, 6a) vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit (7a) mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit (7a) von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist.Turbomachine (H) according to one of the preceding claims, wherein on at least a portion of the plate ( 3 ), which is located between a maximum vibration and a minimum vibration, a transformer element ( 4a . 5a . 6a ), which surrounds this area with a vibration unit ( 7a ) mechanically connects, so that the vibration unit ( 7a ) is excitable from this area to vibrations. Strömungsmaschine (H) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Platte (3) als Luftkanäle dienende Aussparungen (11) aufweist.Turbomachine (H) according to one of claims 10 or 11, wherein the plate ( 3 ) serving as air channels recesses ( 11 ) having. Leuchtvorrichtung (R), aufweisend mindestens eine Strömungsmaschine (H) zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle (L), wobei die mindestens eine Strömungsmaschine (H) eine Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.Lighting device (R), comprising at least one turbomachine (H) for cooling at least one light source (L), wherein the at least one turbomachine (H) is a turbomachine (H) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Erzeugen eines Kühlluftstroms, wobei das Verfahren ein Anregen einer Platte (3) eines Chladni-Resonators (3, 9) umfasst.A method of generating a cooling air flow, the method comprising exciting a plate ( 3 ) of a Chladni resonator ( 3 . 9 ). Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Bewegung der angeregten Platte (3) des Chladni-Resonators (3, 9) mittels eines Übertragerelements (4a, 5a, 6a) auf eine Schwingungseinheit (7a) übertragen wird, wobei die sich bewegende Schwingungseinheit (7a) den Kühlluftstrom erzeugt.A method according to claim 14, wherein movement of the stimulated plate ( 3 ) of the Chladni resonator ( 3 . 9 ) by means of a transformer element ( 4a . 5a . 6a ) on a vibration unit ( 7a ), wherein the moving vibration unit ( 7a ) generates the cooling air flow.
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