DE102012024459A1

DE102012024459A1 - Anordnung aus einem Kühlkörper und darauf aufgenommenen, Wärme erzeugenden elektronischen Bauteilen

Info

Publication number: DE102012024459A1
Application number: DE102012024459.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hartmann; Uwe Wolff; Sebastian SICKER
Original assignee: Diehl Aerospace GmbH
Current assignee: Diehl Aerospace GmbH
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-18
Also published as: US9470410B2; US20140168980A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aus einem Kühlkörper und darauf aufgenommenen, Wärme erzeugenden elektronischen Bauteilen, wobei der Kühlkörper ein Hauptteil (1) und eine Umspritzung (2) aus Kunststoff mit ersten Montageschnittstellen umfasst, wobei die elektronischen Bauteile auf einer ersten Seite (7) des Hauptteils (1) mit thermischem Kontakt zu diesem angeordnet sind, und wobei eine der ersten Seite (7) gegenüberliegende zweite Seite (8) des Hauptteils (1) zumindest abschnittsweise nicht umspritzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aus einem Kühlkörper und darauf aufgenommenen, Wärme erzeugenden elektronischen Bauteilen. Sie betrifft insbesondere eine LED-Leuchte zur Verwendung in einem Passagierflugzeug.
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Wärme erzeugende elektronische Bauteile auf einem aus stranggepresstem Aluminium hergestellten Kühlkörper anzuordnen. Der Aluminium-Kühlkörper bewirkt eine Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen. Weiterhin stellt er Montageschnittstellen bereit und bietet der Anordnung eine strukturelle Festigkeit. Der Aluminium-Kühlkörper weist ein vergleichsweise hohes Gewicht auf und ist teuer in der Herstellung.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine Anordnung angegeben werden, welche ein geringes Gewicht aufweist und günstig in der Herstellung ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 13 und 15.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkörper ein Hauptteil und eine Umspritzung aus Kunststoff mit ersten Montageschnittstellen umfasst. Die elektronischen Bauteile sind auf einer ersten Seite des Hauptteils mit thermischem Kontakt zu diesem angeordnet. Eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Hauptteils ist zumindest abschnittsweise nicht umspritzt. – Das Hauptteil bildet zusammen mit der Umspritzung einen Hybridkörper.
Durch das Vorsehen einer Umspritzung mit ersten Montageschnittstellen kann das Hauptteil ohne Montageschnittstellen ausgeführt werden. Somit kann das Hauptteil kleiner aufgebaut sein. Dadurch wird Gewicht eingespart. Weiterhin kann bei der Herstellung des Hauptteils beispielsweise auf eine spanabhebende Bearbeitung verzichtet werden. Die Herstellung des Hauptteils kann kostengünstiger erfolgen.
Das Hauptteil kann eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/(m·K) aufweisen. Vorzugsweise kann das Hauptteil eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W/(m·K) und besonders bevorzugt von mehr als 200 W/(m·K) aufweisen. Damit kann effektiv Wärme von den elektronischen Bauteilen abgeführt werden. Als Materialien für das Hauptteil kommen insbesondere Metalle, Keramiken und wärmeleitfähige Kunststoffe in Betracht. Das Hauptteil kann mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Hauptteil zumindest ein Metallteil. Mittels des Metallteils kann die von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärme effektiv abgeführt und der Anordnung gleichzeitig eine gute strukturelle Festigkeit verleihen werden.
Das Metallteil kann ein Blech, ein Extrusionsprofil oder ein Druckgussteil sein. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Metallteil aus Aluminium hergestellt. Aluminium ist als Leichtmetall besonders für die Verwendung in der Luftfahrt geeignet.
Die elektronischen Bauteile können auf einer Platine aufgenommen sein, welche auf die erste Seite montiert ist. Bei den elektronischen Bauteilen kann es sich insbesondere um Leuchtdioden handeln. Dabei übernimmt die erfindungsgemäße Anordnung das Abführen der beim Betrieb der Leuchtdioden erzeugten Wärme.
Das Hauptteil kann zweite Montageschnittstellen aufweisen. Die ersten und zweiten Montageschnittstellen können korrespondierend angeordnete und ausgebildete Durchbrüche aufweisen, so dass sich Befestigungsmittel durch beide Durchbrüche erstrecken können. Mittels der Befestigungsmittel kann z. B. eine Platine am Kühlkörper befestigt werden.
Die ersten Montageschnittstellen können auch Schnapphaken umfassen. Die Schnapphaken können in ein auf der ersten Seite befindliches Gegenstück einrastbar sein. Bei dem Gegenstück kann es sich um einen an der Platine anbringbaren Linsenhalter oder um eine Linse handeln.
Die ersten Montageschnittstellen an der Umspritzung können auch eine Befestigung der Anordnung an einer Rahmenstruktur ermöglichen.
Die Umspritzung kann zwei einander gegenüberliegende Kanten des, zweckmäßigerweise plattenförmig ausgebildeten, Hauptteils umgreifen. Die Umspritzung kann beispielsweise im Spritzgussverfahren unter Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs hergestellt werden.
Als Kunststoff kann ein Flüssigkristallpolymer verwendet werden. Flüssigkristallpolymere (engl. liquid crystal polymer, LCP) zeichnen sich durch eine hohe Zugfestigkeit, einen hohen Elastizitätsmodul und einen hohen Schmelzpunkt aus.
Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Hauptteils und der Umspritzung sind zweckmäßigerweise aneinander angepasst. Dadurch werden thermisch bedingte Spannungen oder ein Bruch zwischen Umspritzung und Hauptteil vermieden.
Nach Maßgabe der Erfindung wird weiterhin eine LED-Leuchte vorgeschlagen, bei der auf die erste Seite des oben beschriebenen Kühlkörpers eine mit Leuchtdioden bestückte Platine montiert ist. Bei der vorgeschlagenen LED-Leuchte kann die erzeugte Wärme auch bei starken Beleuchtungsintensitäten effektiv abgeführt werden. Die vorgeschlagene LED-Leuchte zeichnet sich weiterhin durch eine geringe Baugröße, ein geringes Gewicht und eine kostengünstige Herstellung aus.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann bei der vorgeschlagenen LED-Leuchte die Platine mit selbstschneidenden Schrauben am Kühlkörper befestigt sein. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, in einem gesonderten Arbeitsvorgang vorab ein Gewinde zu schneiden.
Nachfolgend werden Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Kühlkörpers,
2 eine perspektivische Ansicht des Kühlkörpers gemäß 1 in Explosionsdarstellung,
3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Kühlkörpers,
4 eine perspektivische Ansicht des Kühlkörpers gemäß 3 in Explosionsdarstellung und
5 eine perspektivische Ansicht einer LED-Leuchte.
Der in den 1 und 2 gezeigte erste Kühlkörper umfasst ein Hauptteil 1 und eine Umspritzung 2. Das Hauptteil 1 besteht aus einer aus stranggepresstem Aluminium hergestellten im Wesentlichen rechteckigen Metallplatte mit zwei gegenüberliegenden langen Kanten 3, 4 und zwei gegenüberliegenden kurzen Kanten 5, 6 sowie einer ersten Seite 7 und einer zweiten Seite 8. Die Umspritzung 2 ist durch Umspritzen des Hauptteils 1 mit einem thermoplastischen Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt. Die langen 3, 4 und kurzen Kanten 5, 6 des Hauptteils 1 sind vollständig von der Umspritzung umgeben. Die langen Kanten 3, 4 weisen eine Biegung in Richtung der zweiten Seite 8 auf. Die erste Seite 7 des Hauptteils 1 ist abgesehen von ihrem Randbereich frei von der Umspritzung. Die zweite Seite 8 des Hauptteils 1 ist abschnittsweise von an der Umspritzung ausgebildeten ersten Montageschnittstellen bedeckt.
Die ersten Montageschnittstellen sind hier als erste Durchbrüche 9 aufweisende Ringe und als Rippen 10 ausgestaltet. Korrespondierend zu den ersten Durchbrüchen 9 weist das Hauptteil 1 als zweite Durchbrüche 11 ausgestaltete zweite Montageschnittstellen auf. Die ersten 9 und zweiten Durchbrüche 11 sind an derart korrespondierenden Positionen an der Umspritzung 2 und am Hauptteil 1 vorgesehen, so dass die in der 5 gezeigten Befestigungsmittel 14 durch die ersten 9 und zweiten Durchbrüche 11 erstrecken können.
Die Rippen 10 der Umspritzung 2 stehen etwa senkrecht von der zweiten Seite 8 des Hautteils 1 ab. Die Rippen 10 weisen (hier nicht gezeigte) Sacklöcher auf. In die Sacklöcher können (nicht gezeigte) weitere Befestigungsmittel zur Befestigung des ersten Kühlkörpers an einer in den 1 und 2 nicht gezeigten Rahmenstruktur eingreifen.
Der in den 3 und 4 gezeigte zweite Kühlkörper entspricht dem ersten Kühlkörper mit dem Unterschied, dass sich beim zweiten Kühlkörper die Umspritzung 2 über die zweite Seite 8 des Hauptteils 1 erstreckt. Die Umspritzung 2 weist dort eine Vielzahl von weiteren Durchbrüchen 12 auf. Die weiteren Durchbrüche 12 ermöglichen einen Wärmeabfluss vom Hauptteil 1.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer LED-Leuchte. Die LED-Leuchte umfasst den ersten Kühlkörper mit Hauptteil 1 und Umspritzung 2. Auf die erste Seite 7 des Hauptteils 1 ist eine mit Leuchtdioden bestückte Platine 13 mittels Befestigungsmitteln 14 montiert, welche sich durch die ersten 9 und zweiten Durchbrüche 11 erstrecken. Bei den Befestigungsmitteln 14 handelt es sich z. B. um selbstschneidende Schrauben.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist mittels in 5 nicht erkennbarer weiterer Befestigungsmittel an einer Rahmenstruktur 15 befestigt. Die weiteren Befestigungsmittel greifen in die in den Rippen 10 vorgesehenen Sacklöcher ein. Bei den weiteren Befestigungsmitteln handelt es sich z. B. um selbstschneidende Schrauben.
Im Folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung näher erläutert. Das Hauptteil 1 dient dem Abführen der von den Leuchtdioden im Betrieb erzeugten Wärme und verleiht der Anordnung strukturelle Festigkeit. Die Umspritzung 2 dient der Bereitstellung von ersten und zweiten Montageschnittstellen.
Durch das Vorsehen der Umspritzung 2 kommen dem Hauptteil 1 weniger Funktionen zu. Dadurch kann das Hauptteil 1 einfacher aufgebaut werden. Es wird Gewicht eingespart. Die Herstellung ist kostengünstiger.
Bezugszeichenliste

1: Hauptteil
2: Umspritzung
3: erste lange Kante
4: zweite lange Kante
5: erste kurze Kante
6: zweite kurze Kante
7: erste Seite
8: zweite Seite
9: erste Durchbrüche
10: Rippen
11: zweite Durchbrüche
12: weitere Durchbrüche
13: Platine
14: Befestigungsmittel
15: Rahmenstruktur

Claims

Anordnung aus einem Kühlkörper und darauf aufgenommenen, Wärme erzeugenden elektronischen Bauteilen, wobei der Kühlkörper ein Hauptteil (1) und eine Umspritzung (2) aus Kunststoff mit ersten Montageschnittstellen (9, 10) umfasst, wobei die elektronischen Bauteile auf einer ersten Seite (7) des Hauptteils (1) mit thermischem Kontakt zu diesem angeordnet sind, und wobei eine der ersten Seite (7) gegenüberliegende zweite Seite (8) des Hauptteils (1) zumindest abschnittsweise nicht umspritzt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Hauptteil (1) eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/(m·K), vorzugsweise von mehr als 100 W/(m·K), und besonders bevorzugt von mehr als 200 W/(m·K) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hauptteil (1) zumindest ein Metallteil umfasst.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei das Metallteil ein Blech, ein Extrusionsprofil oder ein Druckgussteil ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Metallteil aus Aluminium hergestellt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronischen Bauteile auf einer Platine (13) aufgenommen sind, welche auf die erste Seite (7) montiert ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronischen Bauteile Leuchtdioden sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hauptteil (1) zweite Montageschnittstellen (11) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei die ersten und zweiten Montageschnittstellen korrespondierend angeordnete und ausgebildete Durchbrüche (9, 11) aufweisen, so dass sich Befestigungsmittel (14) durch die ersten (9) und zweiten Durchbrüche (11) erstrecken können.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Montageschnittstellen (9, 10) Schnapphaken umfassen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umspritzung (2) zwei gegenüberliegende Kanten (3, 4) des Hauptteils (1) umgreift.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kunststoff ein Flüssigkristallpolymer ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Hauptteils (1) und der Umspritzung (2) aneinander angepasst sind.
LED-Leuchte, bei der auf die erste Seite (7) des Kühlkörpers nach einem der Ansprüche 7 bis 13 eine mit Leuchtdioden bestückte Platine (13) montiert ist.
LED-Leuchte nach Anspruch 14, bei der die Platine (13) mit selbstschneidenden Schrauben am Kühlkörper befestigt ist.