DE202010014116U1 - Leuchtmittel mit mindestens einer Lumineszenzdiode auf einem Bauelementeträger - Google Patents

Leuchtmittel mit mindestens einer Lumineszenzdiode auf einem Bauelementeträger Download PDF

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Abstract

Leuchtmittel mit mindestens einer Lumineszenzdiode auf einem Bauelementeträger in einem wenigstens bereichsweise für Lichtstrahlen transparentem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) ein in sich abgeschlossenes Gehäuse (3) mit einer elektrisch nicht leitfähigen und transparenten Flüssigkeit (4) ist, so dass sich der Bauelementeträger (2) mit der Lumineszenzdiode (1) sowohl in der Flüssigkeit (4) befindet als auch von dieser umgeben ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Leuchtmittel mit mindestens einer Lumineszenzdiode auf einem Bauelementeträger in einem wenigstens bereichsweise für Lichtstrahlen transparentem Gehäuse.
  • Leuchtmittel mit Lumineszenzdioden sind allgemein bekannt.
  • Ein großes Problem stellt die bei Betrieb entstehende Wärme dar. Das Abführen erfolgt über angekoppelte Kühlkörper, die auch mit einer Zwangskühlung ausgestattet sind. Die Kühlkörper besitzen dazu unter anderem mehrere Rippen, so dass die Wärme abstrahlende Oberfläche erhöht ist.
  • Damit ist ein nicht unerheblicher Aufwand verbunden. Bei Wärmestau, beispielsweise bei hohen Außentemperaturen und eingeschränkter Kühlwirkung durch eine eingeschränkte oder nicht vorhandene Luftzirkulation, ist eine Überhitzung nicht auszuschließen. Eine derartige Lösung ist unter anderem aus der Druckschrift DE 20 2008 012 317 U1 als Beleuchtungsvorrichtung aus streifenförmigen Leuchtdiodenlampen bekannt. Die Schaltungsplatte mit den Hochleistungsleuchtdiodenmodulen befindet sich dabei im Kühlkörper.
  • Die Druckschrift DE 10 2007 007 258 A1 ist ein Leuchtmittel mit einer Sammeloptik bekannt, welche zumindest einen Teil der in verschiedene Raumrichtungen emittierten Strahlungen umlenkt. Die Sammeloptik besitzt eine Ausnehmung, wobei deren kreiszylindrische Wand, deren Bodenfläche, eine Vertiefung in der Platine und der Halbleiterkristall einen Hohlraum begrenzen, welcher mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Diese dient der Kühlung für die damit in Kontakt stehenden Oberflächen. Eine derartige Ausbildung führt zu einem in sich abgeschlossenen Raum, über dem Halbleiterkristall. Die Wärmeabfuhr ist nicht Gegenstand dieser Druckschrift.
  • Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lumineszenzdioden hoher Leistung in einem Leuchtmittel einzusetzen.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
  • Die Leuchtmittel mit mindestens einer Lumineszenzdiode auf einem Bauelementeträger in einem wenigstens bereichsweise für Lichtstrahlen transparentem Gehäuse zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass Lumineszenzdioden hoher Leistung als Leuchtmittel einsetzbar sind.
  • Dazu ist das Gehäuse ein in sich abgeschlossenes Gehäuse mit einer elektrisch nicht leitfähigen und transparenten Flüssigkeit, so dass sich der Bauelementeträger mit der Lumineszenzdiode sowohl in der Flüssigkeit befindet als auch von dieser umgeben ist.
  • Die Flüssigkeit im Gehäuse dient vorteilhafterweise dem Wärmetransport von der Lumineszenzdiode zum Gehäuse. Von diesem kann die Wärme dann großflächig abstrahlen. Der Bauelementeträger einschließlich der Lumineszenzdiode befinden sich dazu in der Flüssigkeit.
  • Die Flüssigkeit kann bei verschiedenen Temperaturen verschiedene Viskosität aufweisen, so dass sich bei Erwärmung eine Zwangsbewegung der Flüssigkeit im Gehäuse einstellt. Warme Flüssigkeit entfernt sich von der Lumineszenzdiode während kalte Flüssigkeit korrespondierend dazu zur Lumineszenzdiode strömt. Die erwärmte Flüssigkeit kühlt am Gehäuse ab. Damit besteht im Gehäuse ein Zwangskreislauf von erwärmter und erkalteter Flüssigkeit.
  • Die Lichtstrahlen der Lumineszenzdiode gelangen durch die Flüssigkeit und über den transparenten Bereich des Gehäuses nach außen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 11 angegeben.
  • Der Bauelementeträger ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 über mindestens ein Abstandsstück im Gehäuse befestigt. Weiterhin ist die Grundfläche des Bauelementeträgers kleiner als die Querschnittfläche des Gehäuses, so dass sich der Bauelementeträger mit der Lumineszenzdiode in der Flüssigkeit befindet. Damit ist sichergestellt, dass der Bauelementeträger einschließlich der Lumineszenzdiode bis auf das Abstandsstück von der Flüssigkeit umgeben ist. Die Wärme von auf dem Bauelementeträger angeordneten Bauelementen zur Ansteuerung der Lumineszenzdiode wird über die Flüssigkeit zur Gehäusewand geleitet. Davon kann diese in die Umgebung des Leuchtmittels abstrahlen oder abgeführt werden.
  • Günstigerweise ist der Bauelementeträger nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 eine bekannte Leiterplatte.
  • Im Gehäuse befindet sich nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 eine Pumpe, so dass die Flüssigkeit im Gehäuse umgewälzt wird. Die dadurch hervorgerufene Strömung der Flüssigkeit führt dazu, dass die Wärme der Lumineszenzdiode zur Gehäusewand geleitet wird. Von dort kann diese in die Umgebung abstrahlen oder mittels am Gehäuse angeordneter Kühleinrichtungen abgeführt werden.
  • Das Gehäuse besitzt nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 wenigstens einen Auslass und mindestens einen Einlass für die Flüssigkeit im Gehäuse. Darüber hinaus sind der Auslass und der Einlass über eine Fördereinrichtung und/oder einen Kanal/Hohlraum eines Kühlkörpers miteinander verbunden. Die Fördereinrichtung ist eine bekannte Pumpe. Bei Ansteuerung und damit Betrieb der Pumpe erfolgt eine Zwangsumwälzung der Flüssigkeit im Gehäuse. Die Verbindungen sind dazu Rohre, Schläuche oder Kanäle. Diese können vorteilhafterweise auch Wärme abstrahlen, so dass diese als zusätzliche Kühlmittel wirken. Natürlich können diese auch an wenigstens einen externen Kühlkörper angekoppelt sein oder einen solchen durchströmen.
  • Wenigstens ein Bereich einer Wand des Gehäuses ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 vorteilhafterweise eine Membran. An diese ist weiterhin eine die Membran in eine schwingende Bewegung versetzende Einrichtung gekoppelt. Der Bereich des Gehäuses selbst wirkt damit als Pumpe, so dass die Flüssigkeit im Gehäuse zwangsumgewälzt wird.
  • Die Einrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 vorteilhafterweise ein Exzenter oder eine piezoelektrische Einrichtung.
  • Eine günstige Flüssigkeit ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 Silikonöl.
  • Wenigstens ein Bereich des Gehäuses besteht nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 aus einem wärmeleitenden Material. Weiterhin ist dieser Bereich mit einem Kühlkörper verbunden. Damit ist eine sichere Wärmeabfuhr auch bei Einsatz von Lumineszenzdioden hoher Leistung gewährleistet.
  • Auf dem Bauelementeträger als eine Leiterplatte sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 Lumineszenzdioden und die Bauelemente zur Ansteuerung der Lumineszenzdioden angeordnet. Darüber hinaus sind die Bauelemente die Bestandteile einer Schaltung zur Verbindung der Lumineszenzdioden mit einem Niederspannungsnetz.
  • Nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 ist wenigstens ein Bereich des Gehäuses gleichzeitig ein Reflektor für Lichtstrahlen der Lumineszenzdiode oder ist im Gehäuse und damit in der Flüssigkeit wenigstens ein Reflektor angeordnet. Die Lichtstrahlen werden damit gerichtet abgestrahlt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Leuchtmittel in einer Seitenansicht,
  • 2 ein Leuchtmittel in einer Vorderansicht,
  • 3 ein Leuchtmittel mit einer angekoppelten Einrichtung für eine schwingende Bewegung,
  • 4 ein Leuchtmittel mit einer angekoppelten Einrichtung für eine schwingende Bewegung sowie einem Kühlkörper,
  • 5 ein Leuchtmittel mit einem Reflektor und
  • 6 ein Leuchtmittel mit einer externen Pumpe.
  • Ein Leuchtmittel besteht im Wesentlichen aus mindestens einer Lumineszenzdiode 1, einem Bauelementeträger 2 und einem Gehäuse 3.
  • Die 1 zeigt ein Leuchtmittel in einer prinzipiellen Seitenansicht.
  • Die Lumineszenzdiode 1 ist ein bekanntes Bauelement. Das Leuchtmittel eignet sich besonders vorteilhaft für den Einsatz von Lumineszenzdioden 1 großer Leistung.
  • Die wenigstens eine Lumineszenzdiode 1 befindet sich auf dem Bauelementeträger 2, der eine bekannte Leiterplatte 2 ist. Der Bauelementeträger 2 weist neben der Lumineszenzdiode 1 auch Kontaktellen und Leiterbahnen zum Betrieb der Lumineszenzdiode 1 auf.
  • Darüber hinaus sind in einer Ausführungsform auch Bauelemente zur Ansteuerung der Lumineszenzdiode 1 auf der Leiterplatte 2 angeordnet. Die Bauelemente sind dazu die Bestandteile einer Schaltung zur Verbindung der Lumineszenzdiode 1 mit einem Niederspannungsnetz.
  • Vorteilhafterweise ist der Bauelementeträger 2 eine bekannte Metallkernleiterplatte 2 eine Metallkernleiterplatte 2 auf einem elektrisch leitfähigem Träger, so dass während des Betriebs entstehende Wärme auch an die Seiten und an die Unterseite des Bauelementeträgers 2 ableitbar ist. Der elektrisch leitfähige Träger ist günstigerweise eine Metallplatte.
  • Der Bauelementeträger 2 befindet sich in dem wenigstens bereichsweise für Lichtstrahlen transparentem Gehäuse 3. Das ist ein in sich abgeschlossenes Gehäuse 3 mit einer elektrisch nicht leitfähigen und transparenten Flüssigkeit 4, so dass sich der Bauelementeträger 2 mit der Lumineszenzdiode 1 sowohl in der Flüssigkeit 4 befindet als auch von dieser umgeben ist. Dazu ist der Bauelementeträger 2 über mindestens ein Abstandsstück 5 im Gehäuse 3 befestigt.
  • Das Gehäuse 3 kann dabei ein endseitig verschlossenes Rohr- oder ein Schlauchstück sein.
  • Die Grundfläche des Bauelementeträgers 2 ist kleiner als die Querschnittfläche des Gehäuses 3, so dass sich der Bauelementeträger 2 mit der Lumineszenzdiode 1 in der Flüssigkeit 4 befindet.
  • Die für die Lichtstrahlen der Lumineszenzdiode 1 transparente Flüssigkeit 4 ist Silikonöl.
  • Die 2 zeigt ein Leuchtmittel mit mehreren Lumineszenzdioden 1 in einer prinzipiellen Vorderansicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform befindet sich im Gehäuse 3 eine Pumpe, so dass die Flüssigkeit 4 im Gehäuse 3 umgewälzt wird.
  • Wenigstens ein Bereich einer Wand des Gehäuses 3 ist in einer weiteren Ausführungsform eine Membran, an die eine die Membran in eine schwingende Bewegung versetzende Einrichtung 6 gekoppelt. Diese Einrichtung 6 ist ein Exzenter oder eine piezoelektrische Einrichtung.
  • Der Exzenter ist dazu an einen rotatorischen Antrieb, insbesondere einen Elektromotor, gekoppelt.
  • Die piezoelektrische Einrichtung besteht aus Piezokeramiken, die an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen sind. Dabei schwingen die Piezokeramiken mit der Frequenz der angelegten Wechselspannung.
  • Die 3 zeigt ein Leuchtmittel mit einer angekoppelten Einrichtung 6 für eine schwingende Bewegung in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Wenigstens ein Bereich des Gehäuses 3 besteht in einer weiteren Ausführungsform aus einem wärmeleitenden Material, wobei dieser Bereich mit einem Kühlkörper 7 verbunden ist.
  • Die 4 zeigt ein Leuchtmittel mit einer angekoppelten Einrichtung 6 für eine schwingende Bewegung sowie einem Kühlkörper 7 in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Im Gehäuse 3 und damit in der Flüssigkeit 4 befindet sich in einer weiteren Ausführungsform ein Reflektor 8 für Lichtstrahlen der Lumineszenzdiode 1, so dass eine gerichtete Abstrahlung des Lichts erfolgt.
  • Die 5 zeigt dazu ein Leuchtmittel mit einem Reflektor 8.
  • Der Reflektor 8 ist dazu vorteilhafterweise auf dem Bauelementeträger 2 befestigt.
  • In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Gehäuse 3 einen Auslass 9 und einen Einlass 10 für die Flüssigkeit 4 im Gehäuse. Der Auslass 9 und der Einlass 10 sind über eine Fördereinrichtung 11 in Form einer bekannten Pumpe 11 miteinander verbunden.
  • Die 6 zeigt ein Leuchtmittel mit einer externen Pumpe 11 in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Die Pumpe 11 kann auch mit dem Gehäuse 3 verbunden sein, so dass ein kompaktes Leuchtmittel mit einer externen Pumpe 11 vorhanden ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 202008012317 U1 [0004]
    • - DE 102007007258 A1 [0005]

Claims (11)

  1. Leuchtmittel mit mindestens einer Lumineszenzdiode auf einem Bauelementeträger in einem wenigstens bereichsweise für Lichtstrahlen transparentem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) ein in sich abgeschlossenes Gehäuse (3) mit einer elektrisch nicht leitfähigen und transparenten Flüssigkeit (4) ist, so dass sich der Bauelementeträger (2) mit der Lumineszenzdiode (1) sowohl in der Flüssigkeit (4) befindet als auch von dieser umgeben ist.
  2. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauelementeträger (2) über mindestens ein Abstandsstück (5) im Gehäuse (3) befestigt ist und dass die Grundfläche des Bauelementeträgers (2) kleiner als die Querschnittfläche des Gehäuses (3) ist, so dass sich der Bauelementeträger (2) mit der Lumineszenzdiode (1) in der Flüssigkeit (4) befindet.
  3. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauelementeträger (2) eine Leiterplatte (2) ist.
  4. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Gehäuse (3) eine Pumpe befindet, so dass die Flüssigkeit (4) im Gehäuse (3) umgewälzt wird.
  5. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) wenigstens einen Auslass (9) und mindestens einen Einlass (10) für die Flüssigkeit (4) im Gehäuse besitzt und dass der Auslass (9) und der Einlass (10) über eine Fördereinrichtung (11) und/oder einen Kanal/Hohlraum eines Kühlkörpers miteinander verbunden sind.
  6. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bereich einer Wand des Gehäuses (3) eine Membran ist und dass an die Membran eine die Membran in eine schwingende Bewegung versetzende Einrichtung (6) gekoppelt ist.
  7. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6) ein Exzenter oder eine piezoelektrische Einrichtung ist.
  8. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (4) Silikonöl ist.
  9. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bereich des Gehäuses (3) aus einem wärmeleitenden Material besteht und dass dieser Bereich des Gehäuses (3) mit einem Kühlkörper (7) verbunden ist.
  10. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Bauelementeträger (2) als eine Leiterplatte (2) Lumineszenzdioden (1) und die Bauelemente zur Ansteuerung der Lumineszenzdioden (1) angeordnet sind und dass die Bauelemente die Bestandteile einer Schaltung zur Verbindung der Lumineszenzdioden (1) mit einem Niederspannungsnetz sind.
  11. Leuchtmittel nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bereich des Gehäuses (3) ein Reflektor (8) für Lichtstrahlen der Lumineszenzdiode (1) ist oder dass im Gehäuse (3) und damit in der Flüssigkeit (4) wenigstens ein Reflektor (8) angeordnet ist.
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