DE202004004570U1

DE202004004570U1 - Leuchtmittel für eine Beleuchtungseinrichtung

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Publication number: DE202004004570U1
Application number: DE202004004570U
Authority: DE
Original assignee: CONRAD ELECTRONIC GmbH
Current assignee: CONRAD ELECTRONIC GmbH
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2014-03-11

Abstract

Leuchtmittel für eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Gehäuse (2), in dem mindestens eine LED (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die LED (3) auf einem Kühlteil zur Wärmeableitung, das mit dem Gehäuse (2) in Verbindung steht, angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel für eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Gehäuse, in dem mindestens eine LED angeordnet ist.
Als Stand der Technik sind Halogen-Leuchtmittel bekannt, die in entsprechende Halogen-Beleuchtungseinrichtungen einsetzbar sind. Derartige Halogen-Leuchtmittel sind unter Berücksichtigung ihres hohen Anschaffungspreises sowie ihres durchschnittlichen Stromverbrauchs mit relativ hohen Kosten verbunden. Im Gegensatz dazu zeichnen sich Leuchtdioden, sogenannte LEDs, durch einen wesentlich niedrigeren Energieverbrauch sowie eine geringere Eigenerwärmung aus. Dementsprechend sind Leuchtmittel für Beleuchtungseinrichtungen bekannt, die mindestens eine LED aufweisen. Diese bereits bekannten LED-Leuchtmittel haben allerdings den Nachteil, dass sie nur mit einer geringen Wattzahl betreibbar sind, um die Verlustleistung in Form von Wärme zu begrenzen. Bei zu hohen Leistungen und damit verbundenen zu hohen Temperaturen würde das Leuchtmittel nicht mehr funktionieren und gegebenenfalls Schaden erleiden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein mit einer LED ausgestattetes Leuchtmittel für eine Beleuchtungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, welches mit einer höheren Leistung als bisher betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 20.
Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel ist die LED auf einem Kühlteil zur Wärmeableitung, das mit dem Gehäuse in Verbindung steht, angeordnet. Mit dieser Anordnung kann die in der LED entstehende Verlustleistung bzw. Wärme nach außen abgeleitet werden, so dass auch eine LED mit einer höheren Wattleistung betreibbar ist. Beispielsweise steigt die Temperatur einer LED, die mit 3 W betrieben wird, nur bis ca. 28°C über die Umgebungstemperatur an. Die Temperatur des Leuchtmittels selbst beträgt damit ca. 60°C. Die Abführung der Wärme über das Kühlteil zur Wärmeableitung und von dort über das Gehäuse hat außerdem den Vorteil, dass ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Das Kühlteil bzw. das Teil zur Wärmeableitung dient dabei im Wesentlichen der Ableitung der in der LED erzeugten Wärme, wobei das Gehäuse im Wesentlichen der Kühlung bzw. der Abführung der Wärme an die Umgebungsluft dient.
Mit besonderem Vorteil kann das Leuchtmittel für Halogen-Beleuchtungseinrichtungen geeignet sein, so dass das Leuchtmittel als energie- und kostensparende Alternative zu einem herkömmlichen Halogen-Glühlampen-Leuchtmittel eingesetzt werden kann. Weitere Vorteile bestehen darin, dass die Lichtleistung des LED-Leuchtmittels bzw. des LED-Spots der eines Halogen-Strahlers angepasst werden kann. Vorteilhafterweise kann der Aufbau des Leuchtmittels, insbesondere der elektrische Anschluss, kompatibel zu Standard-Halogen-Leuchtmitteln sein. Das LED-Leuchtmittel ist erschütterungs- und schockfest. Im Vergleich zum üblichen Halogen-Leuchtmittel fallen niedrige Instandhaltungskosten aufgrund der ca. 12,5-fachen Lebensdauer an. Zweckmäßigerweise können die Abmessungen des Gehäuses in Länge und Durchmesser, gemessen an der Lichtaustrittsseite, denen einer handelsüblichen Halogenlampe entsprechen.
Um die Wärme möglichst schnell und direkt von der LED an das Gehäuse ableiten zu können, kann das Kühlteil bzw. das Teil zur Wärmeableitung mit dem Gehäuse einteilig ausgebildet sein. Dies hat neben den thermischen Vorteilen auch mechanische Vorteile hinsichtlich der Stabilität und Kompaktheit des gesamten Ausbaus des Leuchtmittels. Die einteilige Ausbildung von Kühlteil mit Gehäuse ist außerdem für die Montage des gesamten Leuchtmittels vorteilhaft.
Das Kühlteil zur Wärmeableitung kann als Vorsprung oder Kühlpin ausgebildet sein, auf dem die LED angeordnet ist. Der Vorsprung oder der Kühlpin sorgt dafür, dass die LED in dem Leuchtmittel entsprechend positionierbar ist, und hat außerdem die notwendige Masse, um die in der LED entstehende Wärmeenergie aufzunehmen und nach außen abzuleiten.
Mit Vorteil kann das Kühlteil mit dem Gehäuse über Wärmeleitrippen in Verbindung stehen. Die Wärmeleitrippen sind vorteilhafterweise in ihrer Anzahl sowie in ihren Abmessungen so bemessen, dass die Wärme von dem Kühlteil zuverlässig an das äußere Gehäuse abgeleitet wird. Die Kühlrippen sorgen außerdem für eine Versteifung und Stabilität der gesamten Kühl- bzw. Wärmeableitungseinheit.
Um die Wärme von dem Gehäuse an die Umgebung möglichst schnell abzuleiten, kann das Gehäuse außenliegende Kühlrippen aufweisen, die für eine große Oberfläche des Gehäuses sorgen. Die Kühlrippen können in unterschiedlicher Weise an dem Gehäuse angeordnet sein. Sie können zum Beispiel ringförmig oder auch im Wesentlichen in Längsrichtung des Leuchtmittels am Gehäuse angeordnet sein. Um möglichst viele Kühlrippen unterbringen zu können, sind diese zweckmäßigerweise parallel zueinander angeordnet.
Das Gehäuse kann vorteilhafterweise bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrisch sein, so dass das Leuchtmittel in verschiedenen Rotationspositionen in die Beleuchtungseinrichtung einsetzbar ist. Die rotationssymmetrische Ausbildung des Gehäuses bewirkt außerdem eine gleichmäßige Ableitung der Wärme nach außen.
Auf der der LED zugewandten Stirnseite des Kühlteils kann eine Wärmeleitpaste vorgesehen sein, die gegebenenfalls für eine noch effektivere Wärmeableitung von der LED auf das Kühlteil sorgt. Mittels der Wärmeleitpaste können auch eventuell bestehende Lücken zwischen der Stirnseite des Kühlteils und der LED überbrückt werden, so dass eine direkte Wärmeableitung sichergestellt ist.
Das Gehäuse, insbesondere das gesamte Gehäuse zusammen mit Kühlpin und Kühlrippen, ist bevorzugt aus Metall ausgebildet, welches eine schnelle Wärmeableitung ermöglicht. Insbesondere kann das Gehäuse bzw. das Gehäuse mit Kühlpin und Kühlrippen aus Aluminium, einer Aluminium-Legierung, Zink oder einer Zink-Legierung bestehen, wobei besonders Aluminium- oder Zink-Druckguss vorteilhaft ist.
Die mindestens eine LED kann auf einer oberen Platine angebracht, insbesondere angelötet sein. Über die obere Platine bzw. dort angeordnete Stromleitungen kann die Stromversorgung der LED erfolgen.
Ferner kann eine untere Platine vorgesehen sein, die einen elektrischen Anschluss aufweist. Der elektrische Anschluss kann als Steckanschluss ausgebildet sein, so dass – wie oben bereits erwähnt – übliche Halogen-Strahler, die einen entsprechenden Steckanschluss aufweisen, ersetzt werden können.
Der LED ist bevorzugt ein Reflektor zugeordnet, der das von der LED emittierte Licht reflektiert und damit verstärkt.
Vorzugsweise kann sich der Reflektor von der LED schirmartig nach außen erstrecken, wodurch eine optimale Reflexion des Lichts erreicht wird.
Die obere und die untere Platine können miteinander verbunden sein, so dass beide Platinen in dem Leuchtmittel erschütterungsfest gehalten werden. Insbesondere können die beiden Platinen über die Wärmeableitungseinheit, z. B. mittels durch die Wärmeleitrippen laufende Verbindungsstäbe, verbunden sein.
Ferner kann auf der unteren Platine ein Konverter angeordnet sein, der die ankommende Spannung von ca. 12 V auf die Betriebsspannung der LED umwandelt.
Ebenfalls auf der unteren Platine kann ein Schaltregler angeordnet sein. Der Schaltregler sorgt für den uneingeschränkten Betrieb des Leuchtmittels ohne zusätzliche Vorschaltgeräte.
Wie oben bereits erwähnt, kann das Leuchtmittel bei einer Leistung von mindestens 2 W betreibbar sein, ohne dass eine zu starke Eigenerwärmung zu befürchten ist.
Die Erfindung stellt einen besonderen Fortschritt im Bereich der LED-Leuchtmittel dar, da sie als besonders kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Halogen-Leuchtmitteln einsetzbar sind. Besonders deutlich ist die Ersparnis unter zusätzlicher Berücksichtigung der Kosten für den 12- bis 13-fachen erforderlichen Austausch eines Halogen-Leuchtmittels. Die Erfindung hat außerdem den Vorteil, dass unterschiedliche LEDs mit verschiedenen Lichtfarben eingesetzt werden können, was bei Halogen-Leuchtmitteln nicht möglich ist.
Die Erfindung ist anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Leuchtmittels sowie
2 eine Draufsicht auf das Leuchtmittel gemäß 1 entlang der Linie II–II.
Bezugsziffer 1 bezeichnet das Leuchtmittel in seiner Gesamtheit. Das Leuchtmittel 1 ist für Beleuchtungseinrichtungen bestimmt und weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine LED 3 angeordnet ist. Die LED 3 ist auf einem Kühlpin 4, der mit dem Gehäuse 2 in Verbindung steht, angeordnet, so dass die in der LED 3 entstehende Verlustleistung in Form von Wärme über den Kühlpin 4 direkt an das Gehäuse 2 und von dort an die Umgebung abgeleitet werden kann. Damit ist es möglich, dass die LED 3 mit einer im Vergleich zum Stand der Technik höheren Leistung betrieben werden kann. Ein damit verbundener Vorteil ist auch ein wesentlich besserer Wirkungsgrad des Leuchtmittels 1.
Das Leuchtmittel 1 ist für Halogen-Beleuchtungseinrichtungen geeignet und dient damit als kostengünstige Alternative zu einem herkömmlichen Halogen-Leuchtmittel. Dabei entsprechen die Abmessungen des Gehäuses 2 in Länge und Durchmesser, gemessen an der Lichtaustrittsseite, denen eines handelsüblichen Halogen-Leuchtmittels. Auch der Steckanschluss 10 entspricht dem eines Halogen-Leuchtmittels.
Wie durch die Schraffierung deutlich wird, ist der Kühlpin 4 mit dem Gehäuse 2 einteilig ausgebildet, so dass eine direkte und optimale Wärmeableitung von der LED 3 zum Gehäuse 2 und von dort an die Umgebungsluft erzielt wird.
Der Kühlpin 4 steht mit dem Gehäuse 2 über Wärmeleitrippen 5 in Verbindung, die die Wärme von dem Kühlpin 4 auf das Gehäuse 2 ableiten.
Das Gehäuse 2 weist außenliegende Kühlrippen 6 auf, die in Längsrichtung des Leuchtmittels 1 und parallel zueinander angeordnet sind. Die Kühlrippen 6 bewirken eine Oberflächenvergrößerung des Gehäuses 2 mit dem Vorteil, dass viel Wärme an die Umgebung abgeleitet werden kann.
Wie aus 2 hervorgeht, ist das Gehäuse 2 bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrisch.
Auf der der LED 3 zugewandten Stirnseite des Kühlpins 4 ist eine Wärmeleitpaste 7 vorgesehen, die die Verlustwärme von der LED unmittelbar auf den Kühlpin 4 ableitet und damit gegebenenfalls kleine isolierende Zwischenräume vermeidet.
Das Gehäuse 2 zusammen mit dem Kühlpin 4 und den Kühlrippen 6 besteht aus Aluminium-Druckguss, der sich durch seine hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet.
Die LED 3 ist auf einer oberen Platine 8 angelötet. Eine untere Platine 9 weist einen elektrischen Anschluss in Form des bereits erwähnten Steckanschlusses 10 auf. Die obere Platine 8 und die untere Platine 9 sind miteinander über Verbindungsstäbe 14 verbunden. Die Verbindungsstäbe 14 sind durch Öffnungen 16 in den Wärmeleitrippen 5 geführt.
Der LED 3 ist ein Reflektor 11 zugeordnet, der sich von der LED 3 schirmartig nach außen erstreckt. Der Reflektor 11 sorgt für eine Reflexion des von der LED 3 emittierten Lichts und damit für eine Lichtverstärkung. Mittels eines schraubbaren Befestigungsrings 15, der in das lichtaustrittsseitige Stirnende des Gehäuses 2 eingeschraubt ist, ist der Reflektor 11 befestigt.
Auf der unteren Platine 9 sind außerdem ein Konverter 12, der die Spannung von 12 V auf die Betriebsspannung der LED 3 umwandelt, sowie ein Schaltregler 13 angeordnet, der einen uneingeschränkten Betrieb an den gängigen Halogensystemen ohne zusätzliche Vorschaltgeräte ermöglicht.
Das Leuchtmittel 1 bzw. die LED 3 ist vorzugsweise bei einer Leistung von ca. 3,5 W betreibbar.

1: Leuchtmittel
2: Gehäuse
3: LED
4: Kühlpin
5: Wärmeleitrippe
6: Kühlrippen
7: Wärmeleitpaste
8: obere Platine
9: untere Platine
10: Steckanschluss
11: Reflektor
12: Konverter
13: Schaltregler
14: Verbindungsstäbe
15: Befestigungsring
16: Öffnung

Claims

Leuchtmittel für eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Gehäuse (2), in dem mindestens eine LED (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die LED (3) auf einem Kühlteil zur Wärmeableitung, das mit dem Gehäuse (2) in Verbindung steht, angeordnet ist.
Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (1) für Halogen-Beleuchtungseinrichtungen geeignet ist.
Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlteil mit dem Gehäuse (2) einteilig ausgebildet ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlteil als Vorsprung oder Kühlpin (4) ausgebildet ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlteil mit dem Gehäuse (2) über Wärmeleitrippen (5) in Verbindung steht.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) außenliegende Kühlrippen (6) aufweist.
Leuchtmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (6) im Wesentlichen in Längsrichtung des Leuchtmittels (1) angeordnet sind.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrisch ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der LED (3) zugewandten Stirnseite des Kühlteils eine Wärmeleitpaste (7) vorgesehen ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) oder das Gehäuse (2) mit Kühlpin (4) und Kühlrippen (6) aus Metall, insbesondere aus Aluminium, einer Aluminium-Legierung, aus Zink oder einer Zink-Legierung, besteht.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED (3) auf einer oberen Platine (8) angebracht ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Platine (9) vorgesehen ist, die einen elektrischen Anschluss aufweist.
Leuchtmittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss als Steckanschluss (10) ausgebildet ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Platine (8) und die untere Platine (9) miteinander verbunden sind.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der LED (3) ein Reflektor (11) zugeordnet ist.
Leuchtmittel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Reflektor (11) von der LED (3) schirmartig nach außen erstreckt.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Konverter (12) vorgesehen ist, der auf der unteren Platine (9) angeordnet ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltregler (13) vorgesehen ist, der auf der unteren Platine (9) angeordnet ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (1) bei einer Leistung von mindestens 2 W betreibbar ist.
Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau bzw. die Abmessungen des Leuchtmittels (1), insbesondere der elektrische Anschluss, kompatibel zu Standard-Halogen-Leuchtmitteln ist.