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Bei
der vorliegenden Neuheit handelt es sich um ein Kühlsystem
für die
Hochleistungsstraßenbeleuchtung,
bei der es eine Basiskonsole gibt. Auf der Basiskonsole befinden
sich mehrere Kühlstifte
und mehrere Luftströmungsfluren.
In der Basiskonsole werden mehrere Wärmeableiter und mehrere Wärmeableitstäbe unterbracht,
die mit LED verbunden sind und die charakteristische Merkmale haben:
Der Querschnitt des Kühlstiftes
ist karoförmig
(oder in anderer mehreckigen Form). Die senkrechte Ecklinie des
Kühlstiftes
steht gegenüber
der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole. Die zwei Oberflächen, die
die senkrechte Ecklinie des Kühlstiftes
bilden, stehen gegenüber
der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole und bilden die Schräge. Die
von LED erzeugte Wärme
wird schnell über
die Wärmeableitstäbe und die
Wärmeableiter
an die Kühlstifte übertragen
und geht dann in die umgebende Luft ab. Die externe Luft kann mit
Hilfe der Schräge
des Kühlstiftes
in den Luftströmungsflur
eingeführt
werden und streuen sich um die Kühlstifte,
der rundherum 360° Kontakt
mit der Luft haben können,
wodurch die Wärme
schnellstens mit der Luft abgeht und der Kühleffekt bestens erreicht werden
kann.
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Repräsentative
Fig.: 1
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Technisches Gebiet
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Bei
der vorliegenden Neuheit handelt es sich um ein Kühlsystem,
das insbesondere geeignet für die
Hochleistungsstraßenbeleuchtung
ist. Ein Kühlsystem,
im dem sich der Durchflusssatz der Luft erhöht. Die Möglichkeit des Kontaktes zwischen
der Luft und dem Kühlsystem
erhöht
sich auch deswegen, so dass sich der Effekt des Kühlens verbessert.
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Der Stand der Technik
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Da
die Leuchtdioden (LID) die Vorteile von hoher Helligkeit, geringerem
Stromverbrauch und längerer
Nutzungsdauer hat, werden sie sehr verbreitet in verschiedenen elektronischen
Einrichtungen eingesetzt. In der letzten Zeit haben die LED die traditionellen
Glühbirnen
langsam verdrängt
und erweitert sich die Anwendung in anderen Bereichen der Beleuchtung,
wie z. B. unter anderen die Straßenbeleuchtung.
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Die
LED haben zwar die Sonderheit von Energiesparen, aber bei ihrem
Einsatz in der Straßenbeleuchtung
gibt es noch einige Punkten, die noch verbessert werden kann bzw.
soll. Es sind insbesondere die Kühlprobleme
wegen der Hochleistung der LED, die wie folgend zusammengefasst
werden können:
- 1. Die LED erzeugt beim Aufleuchten der Leuchtelemente
in kurzem Moment sehr hohe Hitze, die auch in kurzer Zeit schnellstens
abgeleitet werden müssen,
ansonst gibt es die Gefahr, dass die LED verbrannt werden.
- 2. Bei der herkömmlichen
Straßenbeleuchtung sind
die Gehäuse
aus Metall, über
das die vom Beleuchter erzeugte Hitze in die umgebende Luft abgeleitet
wird. Aber der Raum, in dem der Beleuchter sich befindet, ist ein
geschlossener Raum, in dem die Hitze sich ungünstigerweise staut. Dazu kommt
noch, dass der Beleuchter keinen direkten Kontakt mit dem Gehäuse hat,
so dass die Hitze schwer abgeleitet werden kann und somit der Effekt
der Kühlung
nicht optimal sein kann.
- 3. Bei der besseren traditionellen Ausführung der Kühleinrichtung wird dem Beleuchter
rippenförmige
Kühler
hinzugefügt,
damit die von LID erzeugte Hitze besser an die Luft abgegeben werden
kann. Aber die Kühlrippen
werden in der waagerechten Richtung reihenweise angeordnet, kann
die Luft daher nur von beiden Seiten, jedoch durch die Verhinderung
der Kühlrippen
nicht von den anderen beiden Seiten in den Zwischenräumen der Kühlrippen
strömen,
wodurch der Wärmeaustausch
nicht optimal funktionieren kann und somit auch der Effekt des Kühlens eingeschränkt wird.
- 4. Wenn die Kühlrippen
an der Außenseite
der Beleuchter angebracht werden, erhöht sich auch der Kühleffekt.
Aber solche Ausführung
schadet dem Aussehen des Beleuchters. Also wird diese Konstruktion
nur selten ausgeführt.
Zusammenfassend kann das Kühlrippensystem
sein Vorteil nicht vollständig
ausgenutzt werden.
- 5. Aus Kostengrund werden die Gehäuse der obengenannten Straßenbeleuchtungen
meistens aus Aluminium oder seine Legierung hergestellt. Aber die
Hitzeübertragungsfähigkeit
des Aluminiums ist weit nicht so gut wie die des Kupfers.
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Die Aufgabe der Erfindung
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Der
Hauptzweck der vorliegenden Neuheit liegt darin, ein optimales Kühlsystem
für LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung
darzustellen, bei dem der optimale Kühleffekt in kurzer Zeit durch
die Erhöhung
des Luftdurchflusssatzes erreicht werden kann.
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Gemäß dem obengenannten
Zweck wird sich die vorliegende Neuheit aus folgenden Bauteilen zusammengesetzt.
Es gibt eine Basiskonsole, auf der mehrere Kühlstifte angebracht werden,
zwischen denen Luftstromungsfluren entstehen. Der Querschnitt des
Kühlstiftes
ist karo- oder dreieck- oder mehreckförmig. Die senkrechte Ecklinie
des Kühlstiftes
steht gegenüber
der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole. Die zwei Oberflächen, die
die senkrechte Ecklinie des Kühlstiftes
bilden haben, stehen gegenüber
der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole und bilden die Schrägen.
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Auf
der Bodenseite der Basiskonsole gibt es Einsteckrinne, die sich
in den Kühlstift
erstreckt. Das Kühlsystem
enthält
mehr als ein Wärmeableiter
und dementsprechenden Wärmeableitstäbe. Der
Wärmeableiter
ist ein stehendes U-förmiges
Rohr, dessen beiden Ende sich jeweils in die Einsteckrinne steckt. Der
Wärmeableitstab
ist fest am Boden des Wärmeableiters
angebracht und verbindet mehrere Wärmeableiter und der Wärmeableitstab
steht auf einem Hitze erzeugenden Gegenstand (z. B. LED).
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Gemäß der Konstruktion
wird die von LID erzeugte Hitze schnellstens abgeleitet und die
Nutzungsdauer der LID auch verlängert
werden kann, indem die Hitze, sobald die LED aufleuchten, an die Wärmeableitstäbe geleitet
wird, die die Hitze wiederum gleichmäßig auf die Wärmeableiter
verteilen. Die Hitze wird weiter an die Wärmeableiter übertragen und
schließlich über die
sich auf der Basiskonsole befindenden Kühlstifte in die umgebende Luft
abgegeben.
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Gleichzeitig
weil der Querschnitt des Kühlstiftes
der vorliegenden Neuheit karoförmig
ist, so dass die externe Luft durch die beliebig benachbarten Schrägen geführt wird
und sich leicht durch die Luftströmungsfluren durchziehen können. Da
der Kühlstift
ein senkrecht stehender Stift ist, können die in die Luftströmungsfluren
geströmte
Luft um alle Kühlstifte
herum fließen,
wobei die Kühlstifte
rundum 360° Kontakt
mit der Kühlluft
haben können,
wodurch sich der Wärmeaustauschssatz
zwischen den Kühlstiften
und der Kühlluft
erhöht
und somit auch der Effekt der Kühlung
schneller erreicht werden kann.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Damit
der Zweck, Effekt und die charakteristischen Merkmale der Konstruktion
der vorliegenden Neuheit noch detaillierter und anschaulicher verstanden
werden können,
wird die bessere bzw. vorteilhafte Ausführung der vorliegenden Neuheit
mit der Hilfe der Figuren wie folgend erklärt:
Schauen Sie bitte
zuerst die 1 und 2 an.
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Die
vorliegende Neuheit, das Kühlsystem
für die
LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung,
besteht wesentlich aus einer Basiskonsole 10 und mehrere Sätze von
Wärmeableitsteil 11,
davon.
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Die
Basiskonsole 10 wird aus hochleitfähigem Material (wie z. B. Aluminium,
Kupfer oder dessen Legierung) angefertigt. Am Boden der Basiskonsole 10 wird
ein Aufnahmeraum 100 vorgerichtet. Auf der oberen Seite
der Basiskonsole 10 werden eine Menge vom Kühlstift 101 angebracht.
Zwischen den benachbarten Kühlstiften 101 wird
ein Luftströmungsflur 103 gebildet.
Das charakteristische Merkmal davon ist, dass der Kühlstifte 101 senkrecht
stehender Stift ist und karo-(oder dreieck- oder fünfeckförmiger-)Querschnitt
hat. Die senkrechte Ecklinie 1010 des Kühlstiftes 101 steht
gegenüber
der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole 10. Die zwei
Oberflächen,
die die senkrechte Ecklinie 1010 des Kühlstiftes bilden haben, stehen
gegenüber
der Ecklinie des oberen Randes der Basiskonsole 10 und bilden
die Schräge 1011.
Auf der Bodenseite des Aufnahmeraums 100 gibt es Einsteckrinne 102,
die sich in den Kühlstift 101 erstreckt.
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Der
Wärmeableitsteil 11 enthält mehrere Wärmeableiter
und den entsprechenden Wärmeableitstäbe.
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Der
Wärmeableiter 110 besteht
aus hohem wärmeleitfähigem Material
(z. B. Kupfer oder seine Legierung) und ist ein senkrecht stehendes
U-förmiges
Rohr und wird im Aufnahmeraum 100 der Basiskonsole 10 unterbracht,
dessen beide Ende sich jeweils in der Einsteckrinne 102 steckt.
Im Wärmeableiter 110 wird
ein bißchen
Wasser ausgefüllt.
An der Innenwand des Wärmeableiters 110 haftet
eine Schichte haarfeine Konstruktion, die die vom U-förmigen Wärmeableiter 110 absorbierten
Hitze gemäß dem Wärmerohrprinzip
schnellstens an die Endteile überträgt und somit
der Effekt einer schnellen Wärmeübertragung
erreicht werden kann.
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Je
nach dem Bedarf kann der Wärmeableiters 110 auch
langgerades Rohr sein. Der gleiche Effekt kann auch damit erreicht
werden.
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Der
Wärmeableitstab 110 besteht
aus hohem wärmeleitfähigem Material
(z. B. Kupfer oder seine Legierung) und ist ein verlängerter
Stab. Der Wärmeableitstab 111 wird
fest am Boden des Wärmeableiters 110 angebracht
und kann mehrere Wärmeableiter 110 anschließen. Der
Wärmeableitstab 111 ist
fest an einem Wärmeerzeuger
(wie z. B. LED-Streifen) angebracht, so dass die Wärme aus dem
Wärmeerzeuger
schnellstens gleichmäßig an die
Wärmeableiter 110 überträgt und schließlich in die
Luft verstreut wird.
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Schauen
Sie bitte die 3 und die 4 und
gleichzeitig dabei auch 1 und 2 an.
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Die
Figuren zeigen die vorliegende Neuheit, dass das Kühlsystem 1 für die LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung
hauptsächlich
ihre Anwendung in der Konstruktion der LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung 2 findet,
die wesentlich aus einem Lampengehäuse 20 und einem Lampendeckel 22 sowie mehreren
Lichtquelleelemente 21 besteht. Auf dem Lampengehäuse 20 gibt
es Lüftungslöcher 200.
Das Lampengehäuse 20 und
der Lampendeckel 22 können
zusammengebaut werden, wodurch ein Raum für die Unterbringung der Lichtquelleelemente 21 und das
Kühlsystem 1 gebildet
wird. Die Lichtquelleelemente 21 sind aus mehreren Hochleistungsleuchtdioden 210 zusammengesetzten,
die durch Schraube oder Klebestoff auf einer aus hochwärmeleitfähigem Material
(wie u. a. Kupfer oder seine Legierung) hergestellten langförmigen Bodenplatte 211 befestigt sind.
Das Bodenplattenende 2100 der LED 210 geht durch
die Rückseite
der Bodenplatte 211 und wird darauf angebracht, wodurch
ein Belichterstreifen gebildet wird. Die Lichtquelleelemente 21 sind
an der Innenseite neben dem Lampendeckel 22 angebracht, so
dass das von der LED 210 erzeugte Licht durch den Lampendeckel 22 nach
unter für
die Straßenbeleuchtung
strahlen kann.
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Bei
der Ausführung
können
die in einer Linie stehenden Wärmeableiter 110 mit
vorgegebenen Abstand auf dem Wärmeableitstab 111 gelötet werden, um
den Wärmeableitsteil 11 zu
konstruieren. Danach werden die Wärmeableitstäbe 111 mit Wärmeableitmittel 112 wie
wärmeleitendem
Klebstoff oder wärmeleitendem
Silikon an der Rückseite
der Bodenplatte 211 der Lichtquelleelemente 21 geklebt.
Danach wird die Basiskonsole 10 des Kühlsystem 1 auf der Innenseite
des Lampengehäuses 20 befestigt
und dann wird das Endteil des Wärmeableiters 110 in
die Einsteckrinne 102 eingesteckt. In dieser Ausführung der
vorliegenden Neuheit kann Wärmeableitmittel 113 wie
wärmeleitendem
Klebstoff oder wärmeleitendem
Silikon zwischen dem Wärmeableiter 110 und der
Einsteckrinne 102 aufgetragen werden, um die Wärmeleitfähigkeit
zwischen dem Wärmeableiter 110 und
der Basiskonsole 10 zu erhöhen. Schließlich werden Lampendeckel 22 und
das Lampengehäuse 20 als
eine LED-Hochleistungsstraßenbeleuchtung 2 zusammengebaut.
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Nachdem
die LED-Straßenbeleuchtung
eingeschaltet wird, kann die von den LED erzeugte Hitze indirekt über das
Wärmeableitmittel 112 oder über den
Kontakt zwischen Bodenplattenende 2100 der LED mit Wärmeableitstäben 111 direkten
an die Wärmeableitstäbe 11 übertragen
werden, und dann weiter gleichmäßig an die
Wärmeableiter 110 geleitet werden.
Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit
der Wärmeableiter 110 wird
die von LID 210 erzeugte Hitze schnellstens an die Kühlstifte 101 der
Basiskonsole 10 übertragen.
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Der
Querschnitt des Kühlstiftes 101 ist
karoförmig,
so dass die über
die Belüftungslöcher 200 des
Lampengehäuses 20 in
die LED-Straßenbeleuchtung 2 eingezogene
Luft leicht von den benachbarten Schrägen 1011 des Kühlstiftes 101 in
die Luftströmungsfluren 103 geführt werden
kann. Außerdem
ist der Kühlstifte 101 ein
senkrecht stehender Stift, so dass die in die Luftströmungsfluren 103 eingeführte Luft
360° rundum
um Kühlstifte 101 strömen kann,
wodurch der Wärmeaustauschssatz
zwischen der Luft und den Kühlstiften 101 erhöht werden
kann und besserer und schnellerer Kühleffekt erreicht werden kann.
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Damit
der Wärmeableitsteil 11 besser
an die richtige Position fixieren werden kann, können mehrere Verbindungsstifte 104 in
den Aufnahmeraum 100 der Basiskonsole 10 des Kühlsystems 1 vorgerichtet
werden. Am Ende des Verbindungsstifts 104 gibt es Befestigungsloch 1040 und
am oberen Ende des Wärmeableitstabs 111 gibt
es ebenfalls dem Befestigungsloch 1040 entsprechendes Befestigungsloch 1110.
Des weiteren gibt es auf dem Wärmeableitstab 111 einen
aus Metall angefertigten Positionierstreifen 114, der sich
mit dem Wärmeableitstab 111 im
Rechteck kreuzt. Auf den vorgesehenen Stellen des Positionierstreifens 114 werden
auch Befestigungslöcher 1140 vorgerichtet.
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Bei
der Ausführung
kann das Befestigungselement 115, wie Schraube oder Niet,
durch das jeweilige Befestigungsloch 1110 und 1140 des
Wärmeableitstabs 111 bzw.
Positionierstreifens 114 einschrauben bzw. stecken und
dann weiter das Befestigungsloch 1040 des Verbindungsstiftes 104 und
schließlich die
Basiskonsole 10 und Wärmeableitsteil 11 verbinden,
um das Lösen
des Wärmeableiters 110 von
der Einsteckrinne 102 zu vermeiden und somit der Effekt einer
stabilen Positionierung erreicht werden kann.
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Zusammenfassend
können
die Vorteile und die Nutzeffekte der vorliegenden Neuheit wie folgend dargestellt
werden.
- 1. Der Querschnitt des Kühlstiftes
der vorliegenden Neuheit ist karoförmig, so dass die externe Luft
durch die beliebig benachbarten Schrägen geleitet werden kann und
leicht durch die Luftströmungsfluren
eingeführt
werden kann. Da der Kühlstift
ein senkrecht stehender Stift ist, kann die in die Luftströmungsfluren
geströmte
Luft um alle Kühlstifte
herum fließen,
wobei die Kühlstifte rundum
360° Kontakt
mit der Kühlluft
haben können,
wodurch sich der Wärmeaustauschssatz zwischen
den Kühlstiften
und der Kühlluft
erhöht und
somit auch der Effekt der Kühlung
schneller erreicht werden kann.
- 2. Die von den LED erzeugte Hitze kann wegen des Kontakts zwischen
dem Bodenende der LED und dem Wärmeableitstab
direkt an den Wärmeableitstab
des Wärmeableitteils,
oder indirekt über Wärmeableitmittel
an den Wärmeableitstab übertragen
werden. Danach kann die Hitze von Wärmeableitstab gleichmäßig an die
Wärmeableiter abgegeben
werden und schließlich
wird die Hitze schnellstens über
die Kühlstifte
der Basiskonsole in die umgebende Luft abgegeben, wodurch die Temperatur
der LED gesenkt und die Nutzungsdauer der LED verlängert werden.
- 3. Bei der vorliegenden Neuheit werden nur der Wärmeableiter,
der Wärmeableitstab
und die Bodenplatte aus Kupfer hergestellt, so dass sowohl die Herstellungskosten
als auch die optimale Kühleffizienz
gleichbleibend berücksichtigt
sind.
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Die
oben dargestellten Ausführungen
sind nur die besseren Ausführungen
der vorliegenden Neuheit, die jedoch nicht zur Einschränkung der
Ausführungsmöglichkeiten
der vorliegenden Neuheit machen. Alle Änderungen und Modifikationen,
die gemäß der Schutzansprüche der
Patentanmeldung der vorliegenden Neuheit gemacht werden, sind in
den Umfang des Patentschutzes eingeschlossen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der vorliegenden Neuheit.
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung aus einem anderen Ansichtswinkel
der vorliegenden Neuheit.
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der vorliegenden Neuheit in
Anwendung in der LED-Straßenbeleuchtung.
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4 eine
perspektivische Querschnittsdarstellung der vorliegenden Neuheit
in Anwendung in der LED-Straßenbeleuchtung.
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- 1
- Kühlsystem
- 10
- Basiskonsole
- 100
- Aufnahmeraum
- 101
- Kühlstifte
- 1010
- Ecklinie
- 1011
- Schräge
- 102
- Einsteckrinne
- 103
- Luftströmungsfluren
- 104
- Verbindungsstift
- 1040
- Befestigungsloch
- 11
- Wärmeableitsteil
- 110
- Wärmeableiter
- 111
- Wärmeableitstab
- 1110
- Befestigungsloch
- 112
- Wärmeableitmittel
- 113
- Wärmeableitmittel
- 114
- Positionierstreifen
- 1140
- Befestigungsloch
- 115
- Befestigungselement
- 2
- LED
Straßenbeleuchtung
- 20
- Lampengehäuse
- 200
- Lüftungsloch
- 21
- Lichtquelleelement
- 210
- Leuchtdiode
- 2100
- Bodenplattenende
- 211
- Bodenplatte
- 22
- Lampendeckel