DE102019127573B4 - LED flashlight - Google Patents
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Abstract
LED-Taschenlampe mit einer Halterung, die eine LED (12, 13) auf einem Kühlkörper (15) fixiert, wobei die LED auf der Halterung befestigt ist und wobei die Halterung durch Verformung bei der Fixierung auf den Kühlkörper (15) unter Druckspannung steht, wodurch eine Druckkraft erzeugt wird, mit der die Halterung auf den Kühlkörper (15) oder auf einen Teil hiervon gepresst wird und wobei die Halterung aus einem in einer Draufsicht S-förmig gekrümmten Blattstreifen (16) besteht, der an seinen freien Enden jeweils eine Bohrung (17, 18) zur Durchführung und Fixierung einer Schraube (19, 20) besitzt, welche den mittleren Bereich des S-förmig gekrümmten Blattstreifens (16), auf dem die LED (12, 13) aufgelötet ist, auf den Kühlkörper (15) presst und/oder oder mit dem Taschenlampengehäuse verbindet.LED flashlight with a holder that fixes an LED (12, 13) on a heat sink (15), the LED being attached to the holder and the holder being under compressive stress as a result of deformation when it is fixed to the heat sink (15), whereby a compressive force is generated with which the holder is pressed onto the heat sink (15) or onto a part thereof, and the holder consists of a sheet strip (16) curved in an S-shape when viewed from above, which has a bore at each of its free ends (17, 18) for passing through and fixing a screw (19, 20), which has the middle area of the S-shaped curved sheet strip (16), on which the LED (12, 13) is soldered, onto the heat sink (15) presses and / or connects to the flashlight housing.
Description
Die Erfindung betrifft eine LED-Taschenlampe mit einer Halterung, die eine LED auf einem Kühlkörper fixiert.The invention relates to an LED flashlight with a holder that fixes an LED on a heat sink.
Unter einer LED im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jedwede LED-Form verstanden, einschließlich solcher LED, die auf einer Leiterplatte angebracht sind.An LED within the meaning of the present invention is understood to mean any form of LED, including those LEDs which are mounted on a printed circuit board.
Seit mehreren Jahren werden in Taschenlampen beziehungsweise Leuchten LED verwendet, die sich durch eine große Helligkeit, einen geringen Stromverbrauch, eine lange Lebensdauer und eine im Regelfall gegenüber Glühbirnen geringe Hitzeentwicklung auszeichnen.For several years, flashlights and lights have used LEDs, which are characterized by high brightness, low power consumption, a long service life and, as a rule, low heat generation compared to incandescent bulbs.
Die Entwicklung der Dioden zu Hochleistungsleuchtdioden geht jedoch einher mit einer steigenden Hitzeentwicklung, die in Taschenlampen mit einem entsprechenden engen Raum dazu führen kann, dass unerwünschte Beschädigungen eintreten. Aus diesem Grund werden Kühlkörper eingesetzt, die für eine entsprechende Wärmeabfuhr sorgen. Nach dem Stand der Technik werden Kunststoffhalterungen verwendet, die mit dem Kühlkörper verschraubt werden und welche die LED umschließen und die gewährleisten sollen, dass ein ausreichender Kontakt zwischen der LED-Unterseite und dem Kühlkörper entsteht.However, the development of diodes into high-performance light-emitting diodes is accompanied by increasing heat generation, which can lead to undesirable damage occurring in flashlights with a correspondingly narrow space. For this reason, heat sinks are used, which ensure appropriate heat dissipation. According to the prior art, plastic holders are used which are screwed to the heat sink and which enclose the LED and which are intended to ensure that there is sufficient contact between the LED underside and the heat sink.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass in Folge von Fertigungsmängeln, bei denen notwendige Toleranzmaße nicht eingehalten wurden und aufgrund unvermeidbarer unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten eine unzureichende Wärmeabfuhr eintrat, welche zu einer instabilen Lichtleistung der Leuchtdiode führte. Dieser bestand zum Teil in einer Verminderung der Lichtleistung zum Teil in einem Flackern. Ferner altert bei höheren Temperaturen das Material schneller, so dass die LED-Lebensdauer sinkt.However, it has been found that insufficient heat dissipation occurred as a result of manufacturing defects in which necessary tolerances were not maintained and due to unavoidable different thermal expansion coefficients, which led to an unstable light output of the light-emitting diode. This consisted partly in a reduction in light output and partly in flickering. Furthermore, the material ages faster at higher temperatures, so that the LED service life decreases.
Die
Die
Aufgrund des geringen Bauraums bei Taschenlampen sind Veränderungen der Kühlkörpergeometrie und der Kontaktflächen zur LED ausgeschöpft, so dass es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine LED-Taschenlampe zu schaffen, bei der die Wärmeabfuhr von der LED zu dem Kühlkörper verbessert und insbesondere sichergestellt ist, dass die Wärmeabfuhrleistung gleichbleibend bei unterschiedlichen Temperaturen, die durch Wärmeabstrahlung der LED auftreten können, gewährleistet ist.Due to the small installation space in flashlights, changes in the heat sink geometry and the contact surfaces to the LED are exhausted, so that the object of the present invention is to create an LED flashlight in which the heat dissipation from the LED to the heat sink is improved and, in particular, it is ensured that the heat dissipation performance is consistently guaranteed at different temperatures that can occur due to heat radiation from the LED.
Diese Aufgabe wird durch die Konstruktion nach Anspruch 1 gelöst. Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is solved by the construction according to claim 1. Further developments are described in the dependent claims.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in Abkehr von dem bisherigen Formschluss zwischen dem Halteelement, der LED und dem Kühlkörper erfindungsgemäß eine Halterung gewählt wird, auf der die LED befestigt ist und auf die eine Kraft ausgeübt wird, durch welche die Halterung mit der darauf befestigten LED auf den Kühlkörper beziehungsweise auf eine Erhebung des Kühlkörpers gedrückt wird. Diese Druckspannung erzeugt eine Kraftwirkung, durch die eine unerwünschte Bildung eines Luftspaltes zwischen der Halterung und dem Kühlkörper verhindert wird. Die Halterung hat somit eine Struktur, deren Federspannung bei und nach der Montage die Halterung auf den Kühlkörper drückt. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass eine Halterung aus Metall aus der Ebene heraus verformt wird und die daraus resultierende Federkraft die mechanische und thermische Anbindung an den Kühlkörper erzeugt.The core idea of the present invention is that, in departure from the previous form fit between the holding element, the LED and the heat sink, a holder is selected according to the invention, on which the LED is attached and on which a force is exerted, by which the holder with the LED attached to it is pressed onto the heat sink or onto an elevation of the heat sink. This compressive stress creates a force that prevents an unwanted air gap from forming between the retainer and the heatsink. The bracket thus has a structure whose spring tension presses the bracket onto the heat sink during and after assembly. This happens in particular because a metal bracket is deformed out of the plane and the resulting spring force creates the mechanical and thermal connection to the heat sink.
Erfindungsgemäß besteht der Körper aus einem in einer Draufsicht S-förmig gekrümmten Blattstreifen, der an seinen freien Enden jeweils eine Bohrung zur Durchführung und Fixierung einer Schraube besitzt, welche die Halterung mit der LED auf dem Kühlkörper oder mit einem Taschenlampengehäuse verbindet. Alternativ hierzu ist der S-förmig gekrümmte Blattstreifen mit einer in Draufsicht an der Peripherie kreisrunden Halterung verbunden, die zwei Bohrungen zur Durchführung und Fixierung jeweils einer Schraube besitzt, welche die Halterung an dem Kühlkörper befestigen. Der S-förmige gekrümmte Blattstreifen, auf den die LED in der Mitte aufgelötet ist, besitzt eine ausreichende Elastizität, so dass ein mittels jeweils einer Schraube auf die Enden ausgeübter Druck in dem zentralen Bereich, in dem die LED befestigt ist, eine ausreichende Kraft erzeugt wird, durch welche dieser zentrale Bereich eine gleichbleibende Anlage an den Kühlkörper schafft. Durch diese gleichbleibende Anlage ist eine gleichbleibend gute Wärmeabfuhr auf den Kühlkörper gewährleistet. Der S-förmige gekrümmte Blattstreifen benötigt idealerweise keinen großen Bauraum und ist zudem preiswerter als bisher verwendete Kunststoffhalterungen.According to the invention, the body consists of a sheet strip curved in an S-shape in plan view, which has a bore at its free end for passing through and fixing a screw that connects the holder to the LED on the heat sink or to a flashlight housing. As an alternative to this, the sheet strip curved in an S-shape is connected to a holder which is circular on the periphery in plan view and which has two bores for passing through and fixing a screw in each case, which fasten the holder to the heat sink. The S-shaped curved leaf strip, to which the LED is soldered in the middle, has sufficient resilience so that pressure applied to each end by means of a screw generates sufficient force in the central area where the LED is fixed is, through which this central area creates a constant attachment to the heat sink. This consistent system ensures consistently good heat dissipation on the heat sink. The S-shaped curved leaf strip ideally needs no n large installation space and is also cheaper than previously used plastic brackets.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht der gekrümmte Blattstreifen aus einem elektrisch leitfähigen Material mit entsprechenden Isolierungen, so dass in Folge der elektrischen Leitfähigkeit des gekrümmten Blattstreifens und der verwendeten Metallschrauben die genannten Teile gleichzeitig als elektrische Kontakte für die Spannungsversorgung der LED verwendet werden können. Vorzugsweise besteht der Blattstreifen aus Kupfer oder Aluminium.According to a development of the invention, the curved leaf strip consists of an electrically conductive material with appropriate insulation, so that due to the electrical conductivity of the curved leaf strip and the metal screws used, the parts mentioned can also be used as electrical contacts for the voltage supply of the LED. Preferably the leaf strip is made of copper or aluminium.
Weiterhin vorzugsweise besitzt der Kühlkörper auf seiner der LED zugewandten Seite Ausnehmungen, die der Blattstreifenbreite angepasst sind und die eine lagegenaue Fixierung des gekrümmten Blattstreifens erlauben. Auf diese Weise dient der gekrümmte Blattstreifen gleichzeitig zur Zentrierung der LED in Bezug auf die verwendeten Linsen.Furthermore, the heat sink preferably has recesses on its side facing the LED, which are adapted to the width of the sheet strip and which allow the curved sheet strip to be fixed in a precise position. In this way, the curved leaf strip also serves to center the LED in relation to the lenses used.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie die Unterschiede zum Stand der Technik sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer nach dem Stand der Technik bekannten Kunststoffhalterung zur Kontaktierung der LED auf dem Kühlkörper, -
2 eine Querschnittsansicht der nach dem Stand der Technik bekannten Ausbildung nach1 , -
3 eine Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung mit aufgelöteter LED in einer perspektivischen Darstellung, -
4 eine perspektivische Darstellung der Halterung nach3 mit einer Fixierung auf einem Kühlkörper, -
5 dieselbe Anordnung nach4 in einer Seitenansicht, -
6 die Halterung nach4 und5 in einer Draufsicht im montierten Zustand, -
7 eine alternative Ausführungsform einer Halterung und -
8 die Halterung nach7 , fixiert auf einem Kühlkörper.
-
1 a perspective view of a plastic holder known according to the prior art for contacting the LED on the heat sink, -
2 Figure 12 shows a cross-sectional view of the prior art design1 , -
3 a holder according to the present invention with soldered LED in a perspective view, -
4 a perspective view of the bracket3 with a fixation on a heat sink, -
5 the same arrangement4 in a side view, -
6 the bracket4 and5 in a plan view when assembled, -
7 an alternative embodiment of a holder and -
8th the bracket7 , fixed on a heatsink.
Vorausgeschickt werden soll, dass unter einer LED jedwede Leuchtdiodenform im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden soll einschließlich Kombinationen, bei denen die Leuchtdiode auf einer Leiterplatte aufgebracht ist.It should be pointed out in advance that an LED should be understood to mean any form of light-emitting diode within the meaning of the present invention, including combinations in which the light-emitting diode is applied to a printed circuit board.
Wie eingangs erwähnt und in
Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass in Folge der Wärmeentwicklung der Hochleistungs-LED 13 zwischen der Unterseite 12 der LED und der dieser Seite zugewandten Seite des Kühlkörpervorsprungs 15a Luftbrücken entstehen können, welche zu einer verminderten Wärmeleitung in den Kühlkörper 15 führen.The disadvantage of this solution is that as a result of the heat generated by the high-
Um diesen Nachteil zu vermeiden wird eine Halterung vorgeschlagen, bestehend aus einem Körper, der eine Druckspannung ausübt, durch welche die Halterung, auf der die LED aufgelötet ist, auf den Kühlkörper gedrückt wird. In den in
Bei der in
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