DE202010013172U1 - LED light with heat sink - Google Patents

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Abstract

LED-Leuchte (1) mit
einem Träger (2) mit Anschlusskontakten für mindestens eine Leuchtdiode (3) und mit
einem Kühlkörper (5), der wärmeleitend mit dem Träger (2) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlkörper (5) von flächiger Gestalt ist und eine Vielzahl von Ausnehmungen (6) aufweist.LED light (1) with
a carrier (2) with connection contacts for at least one light-emitting diode (3) and with
a heat sink (5), which is heat-conductively connected to the carrier (2),
characterized in that
the heat sink (5) is of planar shape and has a plurality of recesses (6).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Leuchte mit einem Kühlkörper gemäß Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The present invention relates to an LED luminaire with a heat sink according to the preamble of patent claim 1.

Nachdem auf dem europäischen Markt die herkömmlichen Glühlampen von den sogenannten Energiesparlampen (Kompaktleuchtstofflampen) abgelöst werden, sind als deren Nachfolger bereits LED-Leuchtmittel im Gespräch. Zum einfachen Ersatz der Glühlampen wurden Energiesparlampen mit dem für die Glühlampen typischen elektrischen Kontakt mit Außengewinde, dem Schraubsockel, versehen und optisch in eine Form gebracht, um in die Vielzahl der handelsüblichen Leuchten zu passen. Nachteil der Energiesparlampen ist, dass sie elektronische Vorschaltgeräte benötigen, die meist direkt in die Lampenfassung mit eingebaut sind. Vorteile der Energiesparlampen gegenüber den Glühlampen sind die längere Lebensdauer, der geringere Energiebedarf bei gleicher Lichtleistung sowie die deutlich geringere Wärmeentwicklung. Nachteilig wiederum sind der höhere Anschaffungspreis, die technisch schwerer zu realisierende Dimmbarkeit sowie die häufig als unnatürlich empfundene Lichtfarbe der Energiesparlampen.After the conventional incandescent lamps have been replaced by the so-called energy-saving lamps (compact fluorescent lamps) in the European market, LED lamps are already being discussed as their successor. For easy replacement of incandescent bulbs energy saving lamps were provided with the typical incandescent electrical contact with external thread, the screw base, and visually brought into a shape to fit in the variety of commercially available lights. The disadvantage of energy-saving lamps is that they require electronic ballasts, which are usually installed directly in the lamp socket. Advantages of energy-saving lamps compared to incandescent lamps are the longer service life, the lower energy requirement with the same light output and the significantly lower heat development. Disadvantages, in turn, are the higher purchase price, the technically more difficult to implement dimmability and the often perceived as unnatural light color of the energy-saving lamps.

Mehr Vorteile gegenüber der herkömmlichen Glühlampe verspricht hingegen die LED-Beleuchtung, d. h. die Beleuchtung mit Leuchtdioden. (”Light Emitting Diodes”, abgekürzt LED). LEDs verbrauchen noch weniger Energie als Energiesparlampen, da sie die aufgenommene Energie überwiegend in Licht (Halbleiterübergänge) und kaum in Wärme umwandeln. Sie weisen viel geringere Abmessungen als Energiespar- oder Glühlampen auf und übertreffen die Lebensdauern herkömmlicher Lampen bei weitem. Seitdem auch eine weiß leuchtende LED-Beleuchtung ökonomisch sinnvoll realisierbar ist, steht dem Einsatz von LED-Leuchtmitteln im Alltag prinzipiell nichts mehr entgegen. Hierzu müssen die LED-Leuchtmittel nur noch bezüglich der Größe der ausgeleuchteten Felder und der auf dieses Feld gerichteten Strahlstärke optimiert werden, da sich die sehr hohe Leuchtdichte der LEDs nachteilig als Blendung bemerkbar machen kann. Die Anschaffungskosten von LED-Leuchtmittel sind noch relativ hoch. Mittels Rot-Grün-Blau-LEDs lassen sich für das Auge fast alle Farben inklusive weißem Licht erzeugen. Weiße LEDs basieren jedoch aus Kostengründen auf einem blauen Chip, der mit einem Leuchtstoff überzogen wird, der das blaue Licht in weißes Licht wandelt.More advantages over conventional incandescent bulbs, however, promises the LED lighting, d. H. the lighting with LEDs. ("Light Emitting Diodes", abbreviated LED). LEDs consume even less energy than energy-saving lamps because they convert the absorbed energy predominantly into light (semiconductor transitions) and hardly into heat. They have much smaller dimensions than energy-saving or incandescent lamps and far exceed the life of conventional lamps. Ever since a white glowing LED lighting has been made economically feasible, the use of LED lighting in everyday life is basically no longer an obstacle. For this purpose, the LED bulbs must be optimized only in terms of the size of the illuminated fields and the direction of this field radiant intensity, since the very high luminance of the LEDs can adversely affect glare as noticeable. The initial cost of LED bulbs are still relatively high. Using red, green and blue LEDs, almost all colors including white light can be generated for the eye. However, for reasons of cost, white LEDs are based on a blue chip that is coated with a phosphor that converts the blue light into white light.

Als Ersatz für die Glühlampe oder die Energiesparlampe sind heute bereits sogenannte Retrofit-LED-Leuchtmittel mit den typischen Schraub- oder Steckkontakten im Handel. Solche LED-Leuchten umfassen meist mehrere LEDs, die auf einem Träger (Tragplatte, Leiterplatte, Platine) angeordnet sind, wobei der Träger seinerseits in einer reflektorartig ausgebildeten Leuchtengeometrie integriert ist, die überwiegend als Kühlkörper fungiert. Da auch Leuchtdioden ein Teil der zugeführten elektrischen Energie in Wärme umwandeln, dient der Träger nicht nur zur Stromzuführung, sondern auch zur Wärmeabfuhr. Der Träger ist hierzu seinerseits wärmeleitend mit einem Kühlkörper verbunden. Eine effektive Wärmeableitung ist nicht nur für eine gleichbleibende spektrale Zusammensetzung des abgestrahlten Lichtes sowie für einen konstanten Wirkungsgrad (Lichtausbeute in lumen/Watt) wichtig, sondern auch für die hohe Lebensdauer einer Leuchtdiode, die derzeit bis über 50.000 Betriebsstunden betragen kann (im Vergleich zu Glühlampen mit Lebensdauern von ca. 1.000 Stunden oder Leuchtstofflampen von etwa 10.000 Stunden).As a substitute for the incandescent lamp or the energy-saving lamp today are so-called retrofit LED bulbs with the typical screw or plug contacts in the trade. Such LED lights usually comprise a plurality of LEDs, which are arranged on a support (support plate, circuit board, board), wherein the carrier in turn is integrated in a reflector-like luminaire geometry, which predominantly acts as a heat sink. Since light emitting diodes convert a part of the supplied electrical energy into heat, the carrier serves not only for power supply, but also for heat dissipation. For this purpose, the carrier is in turn connected to a heat sink in a heat-conducting manner. Effective heat dissipation is important not only for a consistent spectral composition of the radiated light and for a constant efficiency (luminous efficiency in lumens / watt), but also for the long life of a light-emitting diode, which can currently amount to more than 50,000 operating hours (compared to incandescent lamps with lifetimes of about 1,000 hours or fluorescent lamps of about 10,000 hours).

Um die prinzipiell mögliche hohe Lebensdauer der LEDs zu erreichen, ist es, wie bereits erwähnt, notwendig, die erzeugte Wärme effektiv abzuführen und die LEDs auf möglichst konstantem, niedrigem Temperaturniveau zu halten. Da LEDs im Gegensatz zu Glühlampen nicht direkt über Wärmestrahlung entwärmt werden, muss die Wärme per Wärmeleitung und anschließende Konvektion und Wärmestrahlung abgeführt werden. Üblicherweise erfolgt die Wärmeleitung über den angeschlossenen Kühlkörper und die Konvektion in Form von freier Konvektion in der Umgebungsluft. Mittels Gebläsen hergestellte erzwungene Konvektion ist zu vermeiden.In order to achieve the principally possible long service life of the LEDs, it is, as already mentioned, necessary to dissipate the generated heat effectively and to keep the LEDs at a constant, low temperature level. Since LEDs, unlike incandescent lamps, are not directly cooled by heat radiation, the heat must be removed by heat conduction followed by convection and heat radiation. Usually, the heat conduction takes place via the connected heat sink and the convection in the form of free convection in the ambient air. Forced convection produced by blowers should be avoided.

Aus der DE 20 2009 003 105 U1 ist eine LED-Leuchte mit einem Kühlkörper bekannt, der eine rechteckige Basis aufweist, auf die ein LED-Multichip wärmeleitend aufgebracht ist, wobei senkrecht zu der dem LED-Multichip abgewandten Fläche der Basis sich quaderförmige Vorsprünge (Stäbe) erstrecken, die die Wärme ableiten und die Konvektion begünstigen sollen.From the DE 20 2009 003 105 U1 an LED lamp with a heat sink is known, which has a rectangular base, on which an LED multi-chip is applied heat-conducting, perpendicular to the LED multichip facing away from the surface of the base rectangular projections (bars) extend, which dissipate the heat and to promote convection.

Aus der DE 10 2007 008 838 A1 ist ebenfalls eine LED-Leuchte mit mehreren LED-Bauelementen, die auf einer Leiterplatte montiert sind, bekannt, wobei die LED-Bauelemente mittelbar oder unmittelbar mit einem Kühlkörper verbunden sind. In einer möglichen Ausführungsform ist dort die Leiterplatte mit konisch geformten Wandungen verbunden, die die Unterseite eines LED-Bauelements umgeben. In diese konischen Wandungen greifen kegelstumpfförmig ausgebildete Vorsprünge ein, die sich auf der Basis des Kühlkörpers befinden. Auf der abgewandten Seite dieser Basis sind senkrecht zur Basis und parallel zueinander verlaufende Kühlrippen angebracht. Während die konischen Wandungen als ”heat spreader” fungieren sollen, dienen die Kühlrippen als ”heat sink”. Durch diese vergleichsweise aufwendige Konstruktion soll die Wärmeleitung verbessert werden, während die Konvektion über herkömmliche Kühlrippen vermittelt wird.From the DE 10 2007 008 838 A1 is also an LED lamp with a plurality of LED components, which are mounted on a printed circuit board, known, wherein the LED components are directly or indirectly connected to a heat sink. In one possible embodiment, the printed circuit board is connected to conically shaped walls which surround the underside of an LED component. In these conical walls engage frustoconical projections formed, which are located on the basis of the heat sink. On the opposite side of this base are mounted perpendicular to the base and mutually parallel cooling fins. While the conical walls are to act as "heat spreaders", the cooling fins serve as a "heat sink". By this comparatively complicated construction, the heat conduction should be improved, while the convection is mediated by conventional cooling fins.

Eine Konstruktion für eine LED-Leuchte mit einem Kühlkörper, bei der eine Kühlflüssigkeit zur Wärmeübertragung von einer LED zum Kühlkörper eingesetzt wird, ist aus der DE 10 2008 005 697 A1 bekannt. Auch diese Konstruktion erscheint aufwendig. Der eingesetzte Kühlkörper setzt wiederum Kühlrippen ein, die die Konvektion vermitteln sollen. A construction for an LED lamp with a heat sink, in which a cooling liquid for heat transfer from an LED to the heat sink is used, is from the DE 10 2008 005 697 A1 known. Also this construction seems expensive. The heat sink used in turn uses cooling fins, which should convey the convection.

Problematisch bei den bekannten Kühlkörpern mit ihrer Kühlrippen- oder -lamellenkonstruktion ist, dass die umgebende Luft nicht ausreichend in die Rippen- oder Lamellen-Zwischenräume eindringen kann. Häufig ahmen die Kühlkörper bisher übliche Reflektorgeometrien nach, so dass die Luft eher die äußere Kontur umströmt, als in die Zwischenräume einzudringen. Häufig ist auch der Abstand der Lamellen oder Rippen erniedrigt, um eine hohe Anzahl von Lamellen oder Rippen erzielen zu können. Bei zu dichtem Stand wird eine Luftströmung durch Grenzschichteffekte behindert und Konvektion verhindert. Zudem trifft ausgehende Wärmestrahlung nur auf benachbarte Lamellen oder Rippen, so dass Wärmestrahlung kaum zur Entwärmung beitragen kann.A problem with the known heat sinks with their cooling fin or lamella construction is that the surrounding air can not penetrate sufficiently into the fin or fin gaps. Frequently, the heatsinks mimic previously customary reflector geometries, so that the air flows around the outer contour rather than penetrating into the intermediate spaces. Frequently, the distance of the fins or ribs is lowered in order to achieve a high number of fins or ribs can. If the level is too close, air flow is hindered by boundary layer effects and convection is prevented. In addition, outgoing heat radiation only affects adjacent lamellae or ribs, so that heat radiation can scarcely contribute to heat dissipation.

Vor diesem Hintergrund stellt sich vorliegend die Aufgabe, die Entwärmung einer LED-Leuchte zu verbessern, wobei Aufwand und Kosten möglichst gering gehalten werden sollen.Against this background, in the present case, the task to improve the cooling of an LED light, with effort and cost to be minimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine LED-Leuchte gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by an LED lamp according to claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen LED-Leuchte. mit einem Träger mit Anschlusskontakten für mindestens eine Leuchtdiode und einem Kühlkörper, der wärmeleitend mit dem Träger in Verbindung steht, weist der Kühlkörper flächige Gestalt und eine Vielzahl von Ausnehmungen oder Durchbrüchen auf.In the LED lamp according to the invention. with a carrier with connection contacts for at least one light emitting diode and a heat sink, which is thermally conductive with the carrier in communication, the heat sink has a planar shape and a plurality of recesses or openings.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein dergestalter Kühlkörper viel stärker zur Entwärmung der Leuchtdioden beitragen kann als bisher bekannte, Lamellen, Stäbe oder Rippen aufweisende Kühlkörper. Außerdem ist ein flächiger Kühlkörper mit einer Vielzahl von Ausnehmungen technisch einfach und somit kostengünstig herstellbar. Die erhöhte Entwärmung kann dadurch erklärt werden, dass eine höhere Wärmestrahlung vom Kühlkörper stattfinden kann, und dass zudem eine unbehinderte freie Konvektion möglich ist. Diese Konvektion dürfte aufgrund von Wirbelbildung an den Ausnehmungen stärker zu einem Wärmetransport beitragen als die langsame laminare Luftströmung zwischen Kühlrippen.It has surprisingly been found that a dergestalter heat sink can contribute much more to the cooling of the LEDs than previously known, fins, rods or ribs having heat sink. In addition, a flat heat sink with a plurality of recesses is technically simple and thus inexpensive to produce. The increased heat dissipation can be explained by the fact that a higher heat radiation can take place from the heat sink, and that, moreover, unimpeded free convection is possible. This convection is likely due to vortex formation at the recesses contribute more to a heat transfer than the slow laminar air flow between cooling fins.

Es ist vorteilhaft, wenn der Träger, der die Leuchtdioden elektrisch versorgt im Wesentlichen in einem Flächenzentrum des Kühlkörpers angeordnet ist. Auf diese Weise ist der Träger in lateraler Richtung möglichst gleichmäßig von der Kühlkörperfläche umgeben, so dass ein homogener Abtransport von Wärme erfolgen kann.It is advantageous if the carrier which supplies the light-emitting diodes electrically is arranged essentially in a surface center of the heat sink. In this way, the carrier in the lateral direction is as evenly as possible surrounded by the heat sink surface, so that a homogeneous removal of heat can take place.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Kühlkörper ebene Gestalt aufweist, wobei in diesem Fall eine kreisförmige oder polygone Gestalt bevorzugt ist. Optimale Homogenität der Wärmeableitung bietet eine kreisförmige Gestalt, wenn der Träger mit seinem Flächenmittelpunkt im Kreiszentrum angeordnet ist. Die Gestalt des Kühlkörpers kann neben technischen Gesichtspunkten auch gestalterischen Gesichtspunkten folgen.Furthermore, it is advantageous if the heat sink has a planar shape, in which case a circular or polygonal shape is preferred. Optimal homogeneity of the heat dissipation provides a circular shape when the carrier is arranged with its center of area in the center of the circle. The shape of the heat sink can follow technical aspects as well as design considerations.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kühlkörper gewölbt und weist insbesondere eine reflektorartige Gestalt auf. Ein gewölbter Kühlkörper kann neben der eigentlichen Aufgabe der Entwärmung die zusätzliche Aufgabe übernehmen, das von den Leuchtdioden emittierte Licht möglichst homogen in einen definierten Raumbereich zu strahlen. Mögliche gewölbte Geometrien sind ein Kegel- oder Zylindermantel oder ein Paraboloid oder Hyperboloide. Solche Geometrien werden häufig für Reflektorgeometrien eingesetzt. Gleichzeitig kann hierdurch die Blendwirkung der Leuchtdioden gemindert werden und zudem der für die erfindungsgemäße LED-Leuchte benötigte Einbauraum reduziert werden. Durch die gewölbte Geometrie kann nämlich bei gleicher lateraler Ausdehnung mehr Kühlkörpermaterial eingesetzt werden.In another advantageous embodiment, the heat sink is curved and in particular has a reflector-like shape. In addition to the actual task of cooling, a curved heat sink can take on the additional task of radiating the light emitted by the light-emitting diodes as homogeneously as possible in a defined spatial area. Possible domed geometries are a cone or cylinder shell or a paraboloid or hyperboloid. Such geometries are often used for reflector geometries. At the same time, the glare effect of the light-emitting diodes can be reduced as a result and, in addition, the installation space required for the LED light according to the invention can be reduced. Because of the curved geometry, more heat sink material can be used with the same lateral expansion.

Der Kühlkörper besteht vorzugsweise aus einem gut wärmeleitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium.The heat sink is preferably made of a good thermal conductivity material, such as copper or aluminum.

Die Ausnehmungen sind insbesondere kreisförmig und können beispielsweise zumindest in einer Flächenrichtung äquidistant zueinander angeordnet sein.The recesses are in particular circular and can, for example, be arranged equidistant from one another at least in a plane direction.

Zur optimalen Wärmeableitung durch freie Konvektion ist der Kühlkörper innerhalb der LED-Leuchte derart angeordnet, dass die Ausnehmungen von Umgebungsluft frei durchströmbar sind.For optimal heat dissipation by free convection of the heat sink within the LED light is arranged such that the recesses are freely flowed through by ambient air.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lampe mit der erfindungsgemäßen LED-Leuchte. Als Lampe wird hierbei eine einsatzfähige Beleuchtungseinheit verstanden, die die erfindungsgemäße LED-Leuchte umfasst und in der Regel einen Reflektor aufweist, der das abgegebene Licht auf eine zu beleuchtende Fläche lenkt.The invention further relates to a lamp with the LED lamp according to the invention. In this case, a lamp is understood to be an operational lighting unit which comprises the LED lamp according to the invention and generally has a reflector which directs the emitted light onto a surface to be illuminated.

Es sei noch angemerkt, dass der Träger mit den Anschlusskontakten für mindestens eine Leuchtdiode, der auch als Leiterplatte oder Platine bezeichnet wird, bereits selbst Bestandteil des Kühlkörpers sein kann. In aller Regel ist der Träger jedoch mit dem Kühlkörper wärmeleitend verbunden (z. B. durch Löten, Kleben, Aufschrauben).It should also be noted that the carrier with the connection contacts for at least one light-emitting diode, which is also referred to as a printed circuit board or board, already be part of the heat sink itself. As a rule, however, the carrier is connected to the heat sink in a heat-conducting manner (eg by soldering, gluing, screwing on).

Es sei noch darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen und noch zu beschreibenden Merkmale der Erfindung nicht nur in der beschriebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombination oder in Alleinstellung eingesetzt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. It should be noted that the features of the invention described above and to be described can be used not only in the described combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention.

Die Erfindung und ihre Vorteile sollen im Folgenden anhand eines in den Figuren illustrierten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention and its advantages will be explained in more detail below with reference to an embodiment illustrated in the figures.

1 zeigt eine erfindungsgemäße LED-Leuchte in perspektivischer Ansicht. 1 shows an LED lamp according to the invention in a perspective view.

2 zeigt die LED-Leuchte aus 1 in einer anderen perspektivischen Ansicht. 2 shows the LED light off 1 in another perspective view.

3 zeigt wiederum eine andere Ansicht der LED-Leuchte aus 1. 3 again shows a different view of the LED light 1 ,

4 zeigt eine andere Ausführungsform einer LED-Leuchte in perspektivischer Ansicht. 4 shows another embodiment of an LED lamp in perspective view.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer LED-Leuchte 1 mit einem Träger 2 mit daran elektrisch angeschlossenen Leuchtdioden 3 (hier vier Stück) und mit einem Kühlkörper 5, der wärmeleitend mit dem Träger 2 in Verbindung steht. Vorliegend ist die Verbindung durch Verkleben hergestellt. Der dargestellte Kühlkörper ist eben und besitzt kreisförmige Gestalt (Scheibe). Der (ebenfalls kreisrunde) Träger 2 ist konzentrisch zum Kühlkörper 5 angeordnet. Der Kühlkörper 5 ist aus einem wärmeleitenden Material, wie Aluminium oder Kupfer, mit zahlreichen Ausnehmungen 6 gefertigt. In besonders einfacher Weise kann der Kühlkörper als kreisförmiger Ausschnitt aus einem handelsüblichen Lochblech realisiert sein. Selbstverständlich lassen sich andere, insbesondere höherwertige Alternativen vorsehen, bei denen höherwertige wärmeleitende Materialien und/oder andersartig geformte Ausnehmungen 6 vorgesehen sind. Ein von den herkömmlichen Glühlampen bekannter Schraubsockel 7 dient zum Anschluss an die elektrische Versorgung. Die auf dem Träger 2 vorhandene Elektronik (Kondensatoren, Widerstände etc.) ist mit 4 bezeichnet. Die Leuchtdioden 3 sind in diesem Fall gleichmäßig entlang des Umfangs des kreisförmigen Trägers 2 verteilt. Selbstverständlich sind andere Anordnungen solcher Leuchtdioden bekannt und im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich. 1 shows a preferred embodiment of an LED light 1 with a carrier 2 with light emitting diodes electrically connected thereto 3 (here four pieces) and with a heat sink 5 , which conducts heat with the carrier 2 communicates. In the present case, the connection is made by gluing. The heat sink shown is flat and has a circular shape (disc). The (also circular) carrier 2 is concentric to the heat sink 5 arranged. The heat sink 5 is made of a thermally conductive material, such as aluminum or copper, with numerous recesses 6 manufactured. In a particularly simple manner, the heat sink can be realized as a circular section of a commercially available perforated plate. Of course, other, in particular higher-quality alternatives can be provided in which higher-grade heat-conducting materials and / or differently shaped recesses 6 are provided. One of the conventional light bulbs known screw base 7 serves for connection to the electrical supply. The on the carrier 2 existing electronics (capacitors, resistors, etc.) is included 4 designated. The light-emitting diodes 3 are in this case uniform along the circumference of the circular support 2 distributed. Of course, other arrangements of such LEDs are known and possible in the context of the present embodiment.

Die 2 und 3 zeigen andere perspektivische Ansichten der LED-Leuchte 1 aus 1. Die Erläuterungen zu 2 und 3 entsprechen in derselben Weise denen aus 1, so dass eine Wiederholung hier entfallen kann.The 2 and 3 show other perspective views of the LED light 1 out 1 , The explanations to 2 and 3 correspond in the same way to those from 1 , so that a repetition can be omitted here.

Während beim Einsatz herkömmlicher Kühlkörper mit Rippen oder Lamellen eine Temperatur an den Leuchtdioden 3 auf dem Träger 2 von etwa 75°C gemessen wurde, gelang es unter Einsatz des dargestellten Kühlkörpers 5 diese Temperatur um 20°C auf eine Temperatur von etwa 55°C zu senken. Dies belegt die bessere Entwärmung aufgrund erhöhter Wärmestrahlung und Konvektion.While using conventional heatsink with ribs or fins a temperature at the light emitting diodes 3 on the carrier 2 was measured from about 75 ° C, it succeeded using the heat sink shown 5 to lower this temperature by 20 ° C to a temperature of about 55 ° C. This proves the better heat dissipation due to increased heat radiation and convection.

Der als flache Scheibe ausgebildete Kühlkörper 5 schafft bis zum Sockel der LED-Leuchte Platz für eine hohe Luftbewegung. Insbesondere kann sich Luft im äußeren Ringsegment des Kühlkörpers 5, das sich in radialer Richtung an den Träger 2 anschließt, durch die Ausnehmungen 6 bewegen. Auf dem kurzen Weg der Scheibendurchströmung bestehen keine querschnittsverengenden Grenzschichten. Die nach Kontakt mit der Scheibe erwärmte Luft kann nahezu unbehindert nach oben abfließen. Des Weiteren kann Wärmeabstrahlung großflächig und unbehindert nach beiden Seiten der Scheibe in den Raum hinein erfolgen.The designed as a flat disc heat sink 5 creates space for a high air movement up to the base of the LED light. In particular, air may be in the outer ring segment of the heat sink 5 which extends in the radial direction to the carrier 2 connects, through the recesses 6 move. On the short path of the disk flow there are no cross-sectional narrowing boundary layers. The heated after contact with the disc air can flow almost unhindered upwards. Furthermore, heat radiation can take place over a large area and unhindered on both sides of the disk into the room.

Die Temperaturabsenkung der Leuchtdioden und somit die Entwärmung können über die Dicke des flächigen Kühlkörpers (beim Lochblech die Blechdicke), über den Abstand der Ausnehmungen und über den Durchmesser dieser Ausnehmungen optimiert werden. Mit zunehmender Dicke wirkt die Kühlkörperfläche als größer werdender Wärmeleiter, der somit Wärme besser von den Leuchtdioden weg transportieren kann (Wärmeleitung). Über den Abstand und den Durchmesser der Ausnehmungen 6 kann die Wärmestrahlung in den Raum sowie die Konvektion mittels der die Ausnehmungen 6 durchströmenden Luft eingestellt und somit optimiert werden.The temperature reduction of the light emitting diodes and thus the cooling can be optimized over the thickness of the flat heat sink (the sheet metal thickness in the perforated plate), on the distance between the recesses and on the diameter of these recesses. With increasing thickness, the heat sink surface acts as a larger heat conductor, which can thus better transport heat away from the light-emitting diodes (heat conduction). About the distance and the diameter of the recesses 6 can heat radiation into the room as well as convection by means of the recesses 6 adjusted by flowing air and thus optimized.

4 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform der LED-Leuchte 1 mit einem achteckigen ebenen Kühlkörper 5. Es gelten die Ausführungen zu 1 und 2 in analoger Weise. Während in den 1, 2 und 3 kreisförmige bzw. achteckige Kühlkörperflächen dargestellt sind, die eine besonders homogene Wärmeableitung vom Zentrum weg ermöglichen, sind andere Geometrien denkbar, die auch aus gestalterischen Gesichtspunkten gewählt sein können. 4 finally shows a further embodiment of the LED light 1 with an octagonal flat heat sink 5 , The explanations apply to 1 and 2 in an analogous way. While in the 1 . 2 and 3 circular or octagonal heat sink surfaces are shown, which allow a particularly homogeneous heat dissipation away from the center, other geometries are conceivable, which may also be chosen from a design point of view.

Aus den Figuren geht hervor, dass die dort dargestellte ebene Geometrie in leichter Weise in eine gewölbte Geometrie geändert werden kann. Hierzu wird beispielsweise der Kühlkörper im Randbereich in axiale Richtung ”gezogen”, wodurch der Kühlkörper beispielsweise paraboloide Gestalt annimmt. Eine solche Gestalt besitzt Reflektorwirkung; gleichzeitig kann mehr Kühlkorpermaterial zur Entwärmung eingesetzt werden. Diese Variante verbessert somit noch die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele um die verbesserte Entwärmung und die Zusatzfunktion des Reflektors.From the figures, it can be seen that the planar geometry shown there can easily be changed into a curved geometry. For this purpose, for example, the heat sink in the edge region in the axial direction "pulled", whereby the heat sink assumes, for example, paraboloidal shape. Such a shape has reflector effect; at the same time more Kühlkorpermaterial can be used for cooling. This variant thus still improves the in the 1 to 4 illustrated embodiments to the improved heat dissipation and the additional function of the reflector.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LED-LeuchteLED light
22
Trägercarrier
33
Leuchtdiodeled
44
Elektronikelectronics
55
Kühlkörperheatsink
66
Ausnehmungrecess
77
SchraubsockelsCREW

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102007008838 A1 [0007] DE 102007008838 A1 [0007]
  • DE 102008005697 A1 [0008] DE 102008005697 A1 [0008]

Claims (10)

LED-Leuchte (1) mit einem Träger (2) mit Anschlusskontakten für mindestens eine Leuchtdiode (3) und mit einem Kühlkörper (5), der wärmeleitend mit dem Träger (2) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) von flächiger Gestalt ist und eine Vielzahl von Ausnehmungen (6) aufweist.LED light ( 1 ) with a carrier ( 2 ) with connection contacts for at least one light-emitting diode ( 3 ) and with a heat sink ( 5 ), which conducts heat with the carrier ( 2 ), characterized in that the heat sink ( 5 ) is of planar shape and a plurality of recesses ( 6 ) having. LED-Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) im Wesentlichen in einem Flächenzentrum des Kühlkörpers (5) angeordnet ist.LED light according to claim 1, characterized in that the carrier ( 2 ) substantially in a surface center of the heat sink ( 5 ) is arranged. LED-Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) ebene Gestalt aufweist.LED lamp according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink ( 5 ) has a flat shape. LED-Leuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) kreisförmige oder polygone Gestalt aufweist.LED light according to claim 3, characterized in that the heat sink ( 5 ) has circular or polygonal shape. LED-Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper gewölbt ist, insbesondere reflektorartige Gestalt aufweist.LED light according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink is curved, in particular reflector-like shape. LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, gefertigt ist.LED light according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat sink ( 5 ) is made of a thermally conductive material, in particular of copper or aluminum. LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (6) kreisförmig sind.LED light according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recesses ( 6 ) are circular. LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) innerhalb der LED-Leuchte (1) derart angeordnet ist, dass die Ausnehmungen (6) von Umgebungsluft durchströmbar sind.LED light according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heat sink ( 5 ) within the LED light ( 1 ) is arranged such that the recesses ( 6 ) can be flowed through by ambient air. LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (6) zumindest in einer Flächenrichtung äquidistant zueinander sind.LED light according to one of claims 1 to 8, characterized in that the recesses ( 6 ) are equidistant from each other at least in one surface direction. Lampe mit einer LED-Leuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Lamp with an LED light ( 1 ) according to one of claims 1 to 9.
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