DE102012204851A1 - Spritzguss-Lampenkörper mit keramischen Kühlern und LEDs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit mit LED´s (2) für Lampen. Zur Verlängerung der Lebensdauer und Verringerung des Montageaufwands wird vorgeschlagen, dass die Leuchteinheit aus einer Mehrzahl an einzelnen identischen Kühler-Leuchtmittel-Bausteinen (3) besteht, die zu Clustern (5) verbunden sind, wobei jeder Kühler-Leuchtmittel-Baustein (3) aus einem keramischen Trägerkörper (1) besteht, der auf einer oder mehrerer seiner Oberflächen versinterte Metallisierungsbereiche (7) aufweist und die Metallisierungsbereiche (9) eine Platine bilden, mit denen eine oder mehrere LED´s (2) elektrisch leitend verbunden ist/sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit mit LED´s für Lampen.
  • Großformatige Leuchten mit Neonröhren oder Glühbirnen als Leuchtmittel sind beispielsweise bei der Gebäude- und Straßenbeleuchtung bekannt. Es gibt auch schon Leuchteinheiten mit LED´s. Nachteilig ist deren kurze Lebensdauer, weil die von den LED´s erzeugte Wärme nicht gut genug abgeführt wird, so dass es zu einer thermischen Überlastung kommen kann. Außerdem muss jede einzelne LED an ihrem Montageort extra befestigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchteinheit mit LED´s für Lampen in Hinblick auf deren Lebensdauer und Montageaufwand zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dadurch, dass die Leuchteinheit aus einer Mehrzahl an einzelnen identischen Kühler-Leuchtmittel-Bausteinen besteht, die zu Clustern verbunden sind, wobei jeder Kühler-Leuchtmittel-Baustein aus einem keramischen Trägerkörper besteht, der auf einer oder mehrerer seiner Oberflächen versinterte Metallisierungsbereiche aufweist und die Metallisierungsbereiche eine Platine bilden, mit denen eine oder mehrere LED´s elektrisch leitend verbunden ist/sind, ist eine Leuchteinheit geschaffen, die aufgrund der Metallisierungsbereiche eine gute Wäremeabfuhr in die Keramik aufweist, was zu einer langen Lebensdauer führt. Außerdem ist der Montageaufwand erheblich vereinfacht, weil sich die gesamte Leuchteinheit nur aus identischen Kühler-Leuchtmittel-Bausteinenen zusammensetzt, die zu Clustern verbunden sind. Es braucht daher nicht jeder Kühler-Leuchtmittel-Baustein extra montiert werden.
  • In einer Ausführungsform sind die keramischen Trägerkörper einstückig mit keramischen wärmeabführenden Kühlelementen, wie Kühlrippen versehen. Über diese Kühlelemente wird die Wärme abgeführt. Jeder einzelne Kühler-Leuchtmittel- Baustein ist Träger einer oder mehrerer LED´s und beinhaltet zugleich eine Kühlvorrichtung in Form der Kühlelemente. Die erzeugte Wärme der LED´s wird über die Metallisierungsbereiche in die Keramik des Trägerkörpers geleitet und von dort an die Kühlelemente. Jeder Kühler-Leuchtmittel-Baustein ist damit in Bezug auf die Wärmeabfuhr autark.
  • In einer alternativen Ausführungsform bilden die keramischen Trägerkörper eine keramische Kühlbox, die einen Hohlraum beinhaltet, der von einem Kühlmittel kühlbar ist und sind die versinterten Metallisierungsbereiche auf der Kühlbox angeordnet. Dies ist unter anderem immer dann von Vorteil, wenn ein flüssiges Kühlmittel zur Verfügung steht, welches in den Hohlraum der Kühlbox eingeleitet werden kann.
  • Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr sind die LED´s mit den Metallisierungsbereichen über eine Klebeverbindung oder wärmeleitend, mit Lot (z.B. einem niedrigschmelzenden SbSn-Lot) verbunden.
  • Die Montagefreundlichkeit wird bevorzugt dadurch verbessert, dass die einzelnen Kühler-Leuchtmittel-Bausteine zur Bildung der Cluster formschlüssig mit Kunststoff wie PE, PP oder Polyacrylat umspritzt sind.
  • Die einzelnen Cluster lassen sich in einem Kunststoff-Formgehäuse anordnen, welches dann die Leuchteinheit bildet.
  • Bevorzugt haben die Cluster Montagepositionen, wie zum Beispiel Bohrungen, wodurch sich die Cluster leicht montieren lassen.
  • Erfindungsgemäß wird somit eine Leuchteinheit vorgeschlagen, die aus einzelnen identisch ausgebildeten Kühler-Leuchtmittel-Bausteinen besteht. Auf diesen sind jeweils die LED´s über eine Klebeverbindung oder, noch besser wärmeleitend, mit Lot (z.B. einem niedrigschmelzenden SbSn-Lot) verbunden. Mehrere dieser Kühler- Leuchtmittel-Bausteine sind zu Clustern verbunden, wobei jeder Cluster seine Montagepositionen hat. Ein oder auch mehrere Cluster können in einem Kunststoff- Formgehäuse fest oder austauschbar angeordnet sein.
  • Die Kühler-Leuchtmittel-Bausteine bestehen in einer Ausführungsform aus keramischen Trägerkörpern, die einstückig mit keramischen wärmeabführenden Kühlelementen, wie Kühlrippen versehen sind. Auf dem Trägerkörper bzw. auf einer oder mehreren seiner Oberflächen sind versinterte Metallisierungsbereiche angeordnet. Diese Metallisierungsbereiche bilden eine Platine auf welche die LED´s aufgebracht, zum Beispiel aufgelötet sind. Anstatt der keramischen wärmeabführenden Kühlelemente können die keramischen Trägerkörper auch eine keramische Kühlbox bilden, die einen Hohlraum beinhaltet, der von einem Kühlmittel gekühlt wird. Auf der Kühlbox sind dann die versinterten Metallisierungsbereiche angeordnet, die eine Platine bilden auf welcher die LED´s zum Beispiel aufgelötet sind.
  • Das Assemblieren dieser Kühler-Leuchtmittel-Bausteine zu Clustern kann bevorzugt durch Spritzguss erfolgen, bei dem in einem Werkzeug die eingelegten Kühler- Leuchtmittel-Bausteine formschlüssig mit Kunststoff wie PE, PP oder Polyacrylat umspritzt werden. Die elektrischen Zuleitungen können innerhalb oder ausserhalb des Kunststoffs verlaufen. Auch notwendige Steuerungen der LED´s können an beliebiger Stelle auf den Kühler-Leuchtmittel-Bausteinen oder im Kunststoff platziert werden.
  • Somit werden mehrere Kühler-Leuchtmittel-Bausteine zu einem Cluster verbunden und in ein Kunststoff-Formgehäuse fest oder austauschbar angeordnet oder formschlüssig mit Kunststoff wie PE, PP oder Polyacrylat umspritzt.
  • Der gesamte Aufbau der Leuchteinheit mit LED´s, Kühler und eventuell speziell designtem Kunststoffaufbau einschliesslich zum Beispiel eines Lampendeckels ist einfach und erfordert wenig Montageaufwand. Die Kühler-Leuchtmittel-Bausteine können in den Clustern in verschiedene Richtungen weisen, um einen grossen Raumwinkel zu beleuchten. Sie können auch räumlich in einem Kunststoffrahmen getrennt angeordnet werden, um den Eindruck starker Punkthelligkeit zu verringern. Vereinfacht ist der Aufbau von Ensembles bestehend aus mehreren Modulen. Es können Cluster gebildet werden, die den mechanischen Montageaufwand erheblich vereinfachen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert.
  • 1 zeigt 16 einzelne Kühler-Leuchtmittel-Bausteine 3. Jeder Kühler- Leuchtmittel-Baustein 3 besteht aus einem keramischen Trägerkörper 1, der einstückig mit keramischen Kühlelementen 4, hier Kühlrippen, versehen ist. Auf jedem der Kühler-Leuchtmittel-Bausteine 3 bzw. auf einer oder mehrerer seiner Oberflächen sind versinterte Metallisierungsbereiche angeordnet. Diese Metallisierungsbereiche bilden eine Platine auf welche die LED´s 2 aufgelötet sind. In den 1 und 2 ist der Einfachheit halber nicht die LED oder die LED´s gezeigt, sondern nur der Ort an dem die LED befestigt wird. An diesem Ort befindet sich auch ein Metallisierungsbereich, der jedoch ebenfalls nicht gezeigt ist. Zur Befestigung sind an jedem Kühler-Leuchtmittel-Baustein 3 vier Montagepositionen 6 vorgesehen.
  • 2 zeigt vier Cluster 5, die jeweils vier Kühler-Leuchtmittel-Bausteine 3 enthalten. Entweder sind die vier Kühler-Leuchtmittel-Bausteine 3 in einen Rahmen 7 aus Kunststoff eingesetzt oder bevorzugt von einem Kunststoff umspritzt. Zur Montage sind an jedem Cluster 5 vier Montagepositionen 6 angeordnet, mit denen die vier Cluster 5 bzw. sechzehn Kühler-Leuchtmittel-Bausteine 3 zu einer Leuchteinheit bzw. Lampe verbunden werden können.
  • Es ist gut zu erkennen, dass die Ausführungsform gemäß 1 16·4 = 64 Montagepositionen und die Ausführungsform gemäß 2 nur 4·4 = 16 Montagepositionen benötigt.
  • 3 zeigt einen einzigen Kühler-Leuchtmittel-Bausteine 3 mit einem Trägerkörper 1, der einstückig mit Kühlelementen 4, hier Kühlrippen, verbunden ist. Auf dem Trägerkörper 1 sind versinterte Metallisierungsbereiche 9 angeordnet, mit denen eine LED 2 verbunden ist. Über einen Rahmen 8 mit Montagepositionen 6 sind die Kühler-Leuchtmittel-Bausteine 3 zu befestigen.

Claims (6)

  1. Leuchteinheit mit LED´s (2) für Lampen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinheit aus einer Mehrzahl an einzelnen identischen Kühler-Leuchtmittel-Bausteinen (3) besteht, die zu Clustern (5) verbunden sind, wobei jeder Kühler-Leuchtmittel-Baustein (3) aus einem keramischen Trägerkörper (1) besteht, der auf einer oder mehrerer seiner Oberflächen versinterte Metallisierungsbereiche (9) aufweist und die Metallisierungsbereiche (9) eine Platine bilden, mit denen eine oder mehrere LED´s (2) elektrisch leitend verbunden ist/sind.
  2. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Trägerkörper (1) einstückig mit keramischen wärmeabführenden Kühlelementen (4), wie Kühlrippen, versehen sind.
  3. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Trägerkörper (1) eine keramische Kühlbox bilden, die einen Hohlraum beinhaltet, der von einem Kühlmittel kühlbar ist und die versinterten Metallisierungsbereiche (9) auf der Kühlbox angeordnet sind.
  4. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die LED´s (2) mit den Metallisierungsbereichen (9) über eine Klebeverbindung oder wärmeleitend, mit Lot (z.B. einem niedrigschmelzenden SbSn-Lot) verbunden sind.
  5. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kühler-Leuchtmittel-Bausteine (3) zur Bildung der Cluster (5) formschlüssig mit Kunststoff wie PE, PP oder Polyacrylat umspritzt sind.
  6. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Cluster (5) in einem Kunststoff-Formgehäuse angeordnet sind.
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