EP2235436A1 - Led-leuchte mit kühlflüssigkeit - Google Patents

Led-leuchte mit kühlflüssigkeit

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EP2235436A1
EP2235436A1 EP08871542A EP08871542A EP2235436A1 EP 2235436 A1 EP2235436 A1 EP 2235436A1 EP 08871542 A EP08871542 A EP 08871542A EP 08871542 A EP08871542 A EP 08871542A EP 2235436 A1 EP2235436 A1 EP 2235436A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
led
heat sink
cooling liquid
membrane
heat
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08871542A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Ladstätter
Erich Schwärzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
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Filing date
Publication date
Application filed by Zumtobel Lighting GmbH Austria filed Critical Zumtobel Lighting GmbH Austria
Publication of EP2235436A1 publication Critical patent/EP2235436A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a luminaire with an LED (light-emitting diode) and a heat sink for cooling the LED.
  • heatsinks are usually used that are comparatively large in accordance with this function.
  • the LED and the heat sink are arranged rigidly relative to each other and either the LED and the heat sink can be adjusted together or an optical element, which is arranged in the emission direction in front of the LED, can be adjusted.
  • the invention is based on the object to provide an LED lamp with an effective cooling of the LED, in which the direction of the light output can be changed and which can be carried out small volume and is easy to manufacture.
  • a luminaire is provided with at least one LED and a heat sink for cooling the LED.
  • the LED is arranged pivotably relative to the heat sink and the lamp further comprises a cooling liquid for heat transfer from the LED to the heat sink.
  • the LED can be pivoted with respect to the heat sink, a separate optical element for changing the direction of the light output is not required;
  • the heat sink does not have to be pivotable per se, so that an overall comparatively small size of the luminaire can be realized.
  • a good heat dissipation from the LED can be ensured by using the cooling liquid Swiveling mechanism of the LED would be provided with respect to the heat sink, can be made possible by the use of the cooling liquid significantly larger contact surfaces for heat transfer, thus in principle a much more effective heat transfer can be achieved because a corresponding pivot mechanism would have several parts that only point or line contacts For the components that are provided in the luminaire according to the invention for pivoting the LED, therefore, only relatively small mutual contact surfaces must be provided and also are relatively small forces on the These contact surfaces act sufficiently.
  • the luminaire further comprises a receiving space for the cooling liquid, wherein the receiving space is partially bounded by the heat sink and partially by a membrane.
  • the membrane is advantageously connected to the LED such that upon pivoting of the LED, the membrane is deformed.
  • a flexibility can be achieved with which the pivoting of the LED relative to the heat sink is possible.
  • the membrane by using the membrane, the number of components that are provided for pivoting the LED can be kept very small; This is conducive to a particularly direct heat flow from the LED to the heat sink.
  • the LED is advantageously arranged on a circuit board and the
  • the LED it is also advantageously possible for the LED to be arranged on a circuit board, wherein the luminaire furthermore has a carrier element for the circuit board and the receiving space is furthermore partially bounded by the carrier element and / or partially by the circuit board.
  • the carrier element further form a reflector for the LED.
  • the receiving space is limited exclusively by the heat sink, the membrane and the carrier element. It can also for example, be provided that the receiving space is limited only by the heat sink, the membrane, the support member and the board.
  • the cooling liquid comprises water.
  • water has a comparatively high heat capacity, in particular an approximately four times greater heat capacity than air, and can thus absorb a corresponding amount of heat.
  • the thermal conductivity of water at 0.6 W / mK is significantly better than that of air (0.024 WM).
  • the cooling liquid contains at least one additive for increasing the thermal conductivity.
  • the luminaire further comprises at least one heat pipe for heat transfer from the LED to the cooling liquid and / or to the heat sink.
  • the heat pipe can advantageously be arranged in a positionally stable manner relative to the LED.
  • the lamp further comprises locking means for locking the LED relative to the heat sink.
  • a part of the locking means may be formed by the heat sink.
  • the locking means may comprise locking elements. If a heat pipe is provided, a part of the locking means may be formed by the heat pipe.
  • FIG. 1 is a sketch of a first embodiment of a lamp according to the invention in a cutaway form
  • 6 is a sketch of a variant of the restraint
  • FIG. 7 shows a sketch of a further variant of the restraining means.
  • a first embodiment of a ertlndungsdorfen lamp in the form of an LED spot is sketched in the cut state.
  • the lamp has an LED 2, which serves as a light source. It can also be provided as a light source multiple LEDs. With an arrow P while the main emission of the LED 2 and the lamp is outlined.
  • the LED 2 may be a so-called high-power LED.
  • the lamp has a heat sink 4, which serves to cool the LED 2 or, where appropriate, the LEDs in the operating state.
  • the heat sink 4 may have cooling fins 5.
  • the LED 2 is arranged so that it can be pivoted relative to the heat sink 4. By such pivoting, the direction of the light output of the lamp can be selectively changed without the heat sink 4 must be changed in its position.
  • Various possibilities for realizing the pivotability of the LED 2 with respect to the heat sink 4 are shown below.
  • the lamp has a cooling liquid 8, which serves for heat transfer from the LED 2 to the heat sink 4.
  • the heat transfer from the LED 2 to the heat sink 4 is thus at least partially provided by the cooling liquid 8.
  • the cooling liquid 8 By using the cooling liquid 8, a particularly large-area and therefore effective heat transfer from the LED 2 to the heat sink 4 is made possible.
  • the cooling liquid 8 may include water.
  • the cooling liquid 8 may be water.
  • other liquids that allow good heat transfer as a cooling liquid possible.
  • the cooling liquid 8 may contain a known additive, which serves to increase the thermal conductivity. Of course, several such additives may be provided.
  • the luminaire has a closed receiving space 10 for the cooling liquid 8.
  • the receiving space 10 may be partially bounded by the heat sink 4 and partially by a membrane 6.
  • the membrane 6 is provided sufficiently tight for the cooling liquid 8. If the cooling liquid 8 is water, the membrane 6 is therefore provided watertight.
  • the heat sink 4 has a preferably cylindrical side wall 20 which is arranged in a ring-shaped manner around the LED 2, the side wall 20 having an edge region at the end region pointing in the direction of the light emission of the LED 2 22, which is provided for connection to the membrane 6.
  • the membrane 6 is substantially annular and has an outer edge region 61 and an inner edge region 62. With its outer edge region 61, the membrane 6 is firmly and at least substantially impermeable to the cooling liquid 8 directly connected to the edge region 22 of the side wall 20 of the heat sink 4. With its inner edge region 62, the membrane is fixed directly or indirectly fixed and at least substantially impermeable to the cooling liquid 8 with the LED 2.
  • the membrane 6 is made of an elastic material, so that the membrane 6 is deformed when the LED 2 is pivoted relative to the heat sink 4.
  • the membrane 6 is "freely adjustable" and for this purpose preferably has at least one wave-shaped section, Furthermore, the membrane 6 is designed to be prestressed, thereby facilitating a lockability of the LED 2 in a specific position relative to the heat sink 4 ,
  • the LED 2 is arranged on a circuit board 12 in the exemplary embodiment.
  • a carrier element 14 for the circuit board 12 is furthermore provided, wherein the receiving space 10 of the cooling liquid 8 is furthermore partially bounded by the carrier element 14.
  • the receiving space 10 of the heat sink 4 is limited.
  • the boundary surfaces of the heat sink 4 and the support member 14 to the receiving space 10 are provided tightly for the cooling liquid 8. If the cooling liquid 8 is water, the area mentioned can therefore be provided watertight.
  • FIG. 2a A variant is sketched in FIG. 2a; In this case, it is provided that the membrane 6 is connected with its inner edge region 62 directly to the circuit board 12 and the circuit board 12 also partially limits the receiving space 10, so that a direct Contact between the back of the board 12 (ie, the side of the board 12, which is opposite to the LED 2) and the cooling liquid 8 is given. In this variant, therefore, no support element 14 is provided and therefore this configuration represents in a certain sense with respect to the heat transfer the "ideal configuration".
  • the board 12 partially limits the receiving space 10, but is Furthermore, a carrier element 14 is provided for the circuit board 12, which likewise partially delimits the receiving space 10. The circuit board 12 is held at its periphery by the carrier element 14.
  • the circuit board 12 is held by the carrier element 14, However, the board 12 does not contribute to the limitation of the receiving space 19.
  • a particularly good heat-conducting material for example aluminum, is provided for the carrier element 14.
  • the carrier element 14 forms a reflector 13 for the LED 2, as sketched in FIG. 1, for example.
  • the carrier element 14 has a flange-like edge region 15, which is connected to the membrane 6.
  • the membrane 6 extends essentially along the inside of the side wall 20 of the heat sink 4 and is thus protected from external influences by it.
  • a neutral position of the LED 2 with respect to the heat sink 4 is possible in this way, in which the membrane 6 from outside the lamp is virtually impossible to see, as they in particular from the side wall 20 of the heat sink 4 and the edge region 15 of the support member 14 is hidden.
  • the cooling body 4 has at its boundary surface to the receiving space 10 further cooling ribs 5 'for further enlarging the contact surface between the cooling liquid 8 and the cooling body 4.
  • the heat sink 4 has a region which surrounds the LED 2 in an annular manner.
  • a so-called heat pipe 18 known per se is provided for further improving the heat conduction from the LED 2 to the cooling liquid 8 or to the cooling body 4.
  • the heat pipe 18 is an elongated, closed, hollow tube, which is partially filled with a liquid; the liquid accumulates at the warmer end of the tube and vaporizes accordingly, with heat dissipated at the opposite end of the tube.
  • the use of a heat pipe 18 is particularly suitable if the distance between the LED 2 and the cooling liquid 8 is comparatively large, as is the case, for example, in the variant shown in FIG.
  • a possible connection between the heat pipe 18 and the LED 2 is outlined in Fig. 2d.
  • a carrier element 30 is provided for the heat pipe 18, which is arranged between the inner edge region 62 of the membrane 6 and the heat pipe 18.
  • the LED 2 can be arranged fixed position relative to the heat pipe 18.
  • locking means 16 which serve to lock the LED 2 relative to the heat sink 4 in different relative positions.
  • the locking means 16 may for example have projections and / or recesses 50, which are arranged on the heat sink 4, in which corresponding engagement elements 51, which are fixedly connected to the LED 2, can engage latching.
  • the recesses 50 are arranged on the boundary surface of the heat sink 4 to the receiving space 10 of the cooling liquid 8; the engagement elements 51 are arranged on the carrier element 14 of the circuit board 12.
  • the carrier element 14 is correspondingly extended at its end region, which faces away from the main emission direction P, so that cooperation of the engagement elements 51 with the depressions 50 is possible in the above-mentioned sense.
  • the support member 14 is widened at its end portion, which is intended for direct contact with the heat sink 4, so that the possibility of transferring heat at this point is improved.
  • the thermal conductivity of the carrier element 14 is greater than that of the cooling liquid.
  • the carrier element 14 consists of aluminum.
  • the thermal conductivity of aluminum is about 237 W / mK, that of water about 0.6 W / mK.
  • a variant of the locking means 16 is outlined.
  • two arcuate, mutually orthogonal tooth combs are provided, which can interlock latching; one of the two tooth combs is arranged on the heat sink 4, the other on the support element 14th
  • the heat pipe 18 forms part of the locking means 16.
  • the heat pipe 18 directly contacts the heat sink 4 with that end region which is opposite the LED 2 or the circuit board 12;
  • annular recesses are provided on the heat sink 4, in which the heat pipe 18 can engage.
  • the locking means can comprise a projection which is arranged on the heat sink 4 and depressions which are arranged on the carrier element 14, this projection and these depressions being provided for this purpose, latching together.
  • the use of the cooling liquid 8 for the luminaire according to the invention generally results in a preferred orientation with respect to an effective heat transport from the LED 2 to the cooling body 4. If the heat sink 4 is arranged above the LED 2, the heat transfer is more effective than in the opposite case. It results in this sense, a preferred mounting position for the lamp according to the invention.
  • the advantage of using the iMembrane 6 is that thereby the number of components that pivot the LED 2 required can be reduced.
  • the cooling liquid 8 By the use of the cooling liquid 8 mecanictlambaige contact areas for the heat transfer from the LED 2 to the heat sink 4 allows, so that a particularly effective heat dissipation from the LED 2 is possible.
  • a cooling liquid 8 with a high heat capacity can be selected, for example water, so that the cooling liquid 8 itself can absorb heat from the LED 2 to a significant degree.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer LED (2) und einem Kühlkörper (4) zur Kühlung der LED (2). Die LED (2) ist dabei gegenüber dem Kühlkörper (4) verschwenkbar angeordnet. Weiterhin weist die Leuchte eine Kühlflüssigkeit (8), beispielsweise Wasser, zur Wärmeübertragung von der LED (2) zum Kühlkörper (4) auf. Für die Kühlflüssigkeit (8) kann ein Aufnahmeraum (10) vorgesehen sein, der von dem Kühlkörper (4), einer Membran (6) und einem Trägerelement (14) für eine Platine (12) der LED (2) begrenzt ist. Zur Arretierung der LED (2) in einer bestimmten Position gegenüber dem Kühlkörper (4) können Arretierungsmittel, beispielsweise Rastelemente in Form von Vertiefungen (50) und Eingreifelementen (51) vorgesehen sein. Da die LED (2) gegenüber dem Kühlkörper (4) verschwenkt werden kann, ist ein separates optisches Element zur Veränderung der Richtung der Lichtabgabe nicht erforderlich; außerdem muss der Kühlkörper (4) an sich nicht verschwenkbar angeordnet sein, so dass sich eine insgesamt vergleichsweise kleine Baugröße der Leuchte realisieren lässt.

Description

LED-Leuchte mit Kühlflüssigkeit
Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer LED (Licht emittierenden Diode) und einem Kühlkörper zur Kühlung der LED.
Bei LED-Leuchten ist es im Allgemeinen grundsätzlich erforderlich zu gewährleisten, dass die von der LED im Betrieb quasi „punktförmig" erzeugte Wärme effektiv abgeführt wird. Dazu werden meist Kühlkörper verwendet, die dieser Funktion entsprechend vergleichsweise groß sind.
Im Fall von LED-Leuchten, bei denen die Richtung der Lichtabgabe gezielt verändert werden kann, also beispielsweise bei LED-Spots oder LED-Strahlern, ist zur Realisierung dieser Richtungsveränderlichkeit üblicherweise vorgesehen, dass die LED und der Kühlkörper relativ zueinander starr angeordnet sind und entweder die LED und der Kühlkörper gemeinsam verstellt werden können oder ein optisches Element, das in Abstrahlrichtung vor der LED angeordnet ist, verstellt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine LED-Leuchte mit einer effektiven Kühlung der LED anzugeben, bei der die Richtung der Lichtabgabe verändert werden kann und die dabei kleinvolumig ausgeführt werden kann und herstellungsfreundlich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit dem in dem unabhängigen Anspruch genannten Gegenstand gelöst. Besondere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist eine Leuchte mit wenigstens einer LED und einem Kühlkörper zur Kühlung der LED vorgesehen. Die LED ist dabei gegenüber dem Kühlkörper verschwenkbar angeordnet und die Leuchte weist weiterhin eine Kühlflüssigkeit zur Wärmeübertragung von der LED zu dem Kühlkörper auf.
Da die LED gegenüber dem Kühlkörper verschwenkt werden kann, ist ein separates optisches Element zur Veränderung der Richtung der Lichtabgabe nicht erforderlich; außerdem muss der Kühlkörper an sich nicht verschwenkbar angeordnet sein, so dass sich eine insgesamt vergleichsweise kleine Baugröße der Leuchte realisieren lässt. Durch die Nutzung der Kühlllüssigkeit kann trotz der gegenseitigen Verstellbarkeit zwischen der LED und dem Kühlkörper - also trotz der „Entkopplung" zwischen der LED und dem Kühlkörper - eine gute Wärmeabtϊihr von der LED gewährleistet werden. Im Vergleich zu einer Wärmeübertragung, die nur über einen mechanischen Verschwenkmechanismus der LED gegenüber dem Kühlkörper vorgesehen wäre, können durch die Nutzung der Kühlflüssigkeit deutlich größere Kontaktflächen für den Wärmetransport ermöglicht werden; somit kann prinzipiell ein deutlich effektiverer Wärmetransport erzielt werden, denn eine entsprechende Schwenkmechanik würde mehrere Teile aufweisen, die nur über Punkt- oder Linienkontakte verbunden sind. Für die Bauteile, die bei der erfindungsgemäßen Leuchte zum Verschwenken der LED vorgesehen sind, müssen daher nur verhältnismäßig kleine gegenseitige Kontaktflächen vorgesehen sein und außerdem sind dabei vergleichsweise kleine Kräfte, die auf diese Kontaktflächen wirken, ausreichend.
Weiterhin kann es im Vergleich zu einer Wärmeleitung über einen Festkörper bei einer Wärmeleitung über eine Flüssigkeit zu einem konvektiven Transport von Wärme kommen; es ist insoweit eine „zusätzliche" Wärmeleitmöglichkeit zur Verfügung gestellt.
Vorteilhaft weist die Leuchte weiterhin einen Aufnahmeraum für die Kühlflüssigkeit auf, wobei der Aufnahmeraum teilweise von dem Kühlkörper und teilweise von einer Membran begrenzt ist. Dabei ist die Membran vorteilhaft derart mit der LED verbunden, dass bei einem Verschwenken der LED die Membran verformt wird. Durch die Membran lässt sich eine Flexibilität erzielen, mit der das Verschwenken der LED gegenüber dem Kühlkörper ermöglicht ist. Weiterhin kann durch die Nutzung der Membran die Anzahl der Bauteile, die zur Verschwenkbarkeit der LED vorgesehen sind, besonders klein gehalten werden; dies ist im Weiteren einem besonders direkten Wärmefluss von der LED zum Kühlkörper förderlich.
Weiterhin vorteilhaft ist dabei die LED auf einer Platine angeordnet und der
Aufnahmeraum weiterhin teilweise von der Platine begrenzt. Es ist jedoch auch vorteilhaft möglich, dass die LED auf einer Platine angeordnet ist, wobei die Leuchte weiterhin ein Trägerelement für die Platine aufweist und der Aufnahmeraum weiterhin teilweise von dem Trägerelement und/oder teilweise von der Platine begrenzt ist. Dabei kann vorteilhaft das Trägerelement weiterhin einen Reflektor für die LED bilden.
Beispielsweise kann also vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum ausschließlich von dem Kühlkörper, der Membran und dem Trägerelement begrenzt ist. Es kann auch beispielsweise vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum ausschließlich von dem Kühlkörper, der Membran, dem Trägerelement und der Platine begrenzt ist.
Vorteilhaft umfasst die Kühlflüssigkeit Wasser. Wasser hat mit etwa 4180 J/kg K. eine vergleichsweise hohe Wärmekapazität, insbesondere eine etwa viermal größere Wärmekapazität als Luft und kann also entsprechend viel Wärme aufnehmen. Auch die Wärmeleitfähigkeit von Wasser ist mit 0,6 W/mK deutlich besser als diejenige von Luft (0,024 WM).
Weiterhin vorteilhaft enthält die Kühlflüssigkeit dabei wenigstens einen Zusatz zur Steigerung der Wärmeleitfähigkeit.
Vorteilhaft umfasst die Leuchte weiterhin wenigstens eine Heatpipe zur Wärmeübertragung von der LED zur Kühlflüssigkeit und/oder zum Kühlkörper. Dabei kann weiterhin vorteilhaft die Heatpipe lagefest gegenüber der LED angeordnet sein.
Vorteilhaft weist die Leuchte weiterhin Arretierungsmittel zur Arretierung der LED gegenüber dem Kühlkörper auf. Dabei kann vorteilhaft ein Teil der Arretierungsmittel von dem Kühlkörper gebildet sein. Die Arretierungsmittel können Rastelemente umfassen. Falls eine Heatpipe vorgesehen ist, kann ein Teil der Arretierungsmittel durch die Heatpipe gebildet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine skizzierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leuchte in aufgeschnittener Form,
Fig. 2a bis 2d Skizzen zu unterschiedlichen Varianten einer Verbindung zwischen der LED und der Membran einer erfindungsgemäßen
Leuchte,
Fig. 3a und 3b Skizzen zu einer ersten Variante der Membrangestaltung,
Fig. 4a und 4b Skizzen zu einer zweiten Variante der Membrangestaltung,
Fig. 5a und 5b Skizzen zu einer dritten Variante der Membrangestaltung, Fig. 6 eine Skizze zu einer Variante der Λrretierungsmittel, und
Fig. 7 eine Skizze zu einer weiteren Variante der Λrretierungsmittel.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer ertlndungsgemäßen Leuchte in Form eines LED-Spots in aufgeschnittenem Zustand skizziert. Die Leuchte weist eine LED 2 auf, die als Lichtquelle dient. Es können auch mehrere LEDs als Lichtquelle vorgesehen sein. Mit einem Pfeil P ist dabei die Hauptabstrahlrichtung der LED 2 bzw. der Leuchte skizziert. Bei der LED 2 kann es sich um eine so genannte Hochleistungs- LED handeln. Weiter weist die Leuchte einen Kühlkörper 4 auf, der der Kühlung der LED 2 bzw. gegebenenfalls der LEDs im Betriebszustand dient. Der Kühlkörper 4 kann Kühlrippen 5 aufweisen.
Die LED 2 ist so angeordnet, dass sie gegenüber dem Kühlkörper 4 verschwenkt werden kann. Durch ein solches Verschwenken kann die Richtung der Lichtabgabe der Leuchte gezielt geändert werden, ohne dass der Kühlkörper 4 in seiner Lage verändert werden muss. Verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung der Verschwenkbarkeit der LED 2 gegenüber dem Kühlkörper 4 sind weiter unten dargestellt.
Weiterhin weist die Leuchte eine Kühlflüssigkeit 8 auf, die zur Wärmeübertragung von der LED 2 zum Kühlkörper 4 dient. Die Wärmeübertragung von der LED 2 zum Kühlkörper 4 ist also zumindest teilweise über die Kühlflüssigkeit 8 vorgesehen. Durch die Nutzung der Kühlflüssigkeit 8 wird eine besonders großflächige und damit effektive Wärmeübertragung von der LED 2 zum Kühlkörper 4 ermöglicht.
Die Kühlflüssigkeit 8 kann Wasser umfassen. Beispielsweise kann es sich bei der Kühlflüssigkeit 8 um Wasser handeln. Es sind jedoch auch andere Flüssigkeiten, die eine gute Wärmeübertragung ermöglichen, als Kühlflüssigkeit möglich. Weiterhin kann die Kühlflüssigkeit 8 einen an sich bekannten Zusatz enthalten, der zur Steigerung der Wärmeleitfähigkeit dient. Natürlich können auch mehrere derartige Zusätze vorgesehen sein.
Bei dem hier gezeigten Austührungsbeispiel weist die Leuchte einen geschlossenen Aufnahmeraum 10 für die Kühlflüssigkeit 8 auf. Der Aufnahmeraum 10 kann dabei teilweise von dem Kühlkörper 4 und teilweise von einer Membran 6 begrenzt sein. Die Membran 6 ist dabei für die Kühlflüssigkeit 8 ausreichend dicht vorgesehen. Falls es sich bei der Kühlflüssigkeit 8 um Wasser handelt, ist die Membran 6 also wasserdicht vorgesehen. Der Kühlkörper 4 weist bei dem in Fig. 1 skizzierten Λusführungsbeispiel eine vorzugsweise zylindrische Seitenwand 20 auf, die ringförmig geschlossen um die LED 2 herum angeordnet ist, wobei die Seitenwand 20 an demjenigen Endbereich, der in Richtung der Lichtabgabe der LED 2 weist, einen Randbereich 22 aufweist, der zur Verbindung mit der Membran 6 vorgesehen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran 6 im Wesentlichen ringförmig und weist einen äußeren Randbereich 61 und einen inneren Randbereich 62 auf. Mit ihrem äußeren Randbereich 61 ist die Membran 6 dabei fest und zumindest im Wesentlichen undurchlässig für die Kühlflüssigkeit 8 direkt mit dem Randbereich 22 der Seitenwand 20 des Kühlkörpers 4 verbunden. Mit ihrem inneren Randbereich 62 ist die Membran unmittelbar oder mittelbar fest und zumindest im Wesentlichen undurchlässig für die Kühlflüssigkeit 8 mit der LED 2 verbunden.
Die Membran 6 besteht aus einem elastischen Material, so dass die Membran 6 verformt wird, wenn die LED 2 gegenüber dem Kühlkörper 4 verschwenkt wird. Die Membran 6 ist „frei verstellbar" und weist hierzu vorzugsweise wenigstens einen wellenförmigen Abschnitt auf. Weiterhin ist die Membran 6 dazu ausgelegt, mit einer Vorspannung versehen zu werden; hierdurch wird eine Arretierbarkeit der LED 2 in einer bestimmten Position relativ zu dem Kühlkörper 4 erleichtert.
Weiterhin ist beim Ausfuhrungsbeispiel die LED 2 auf einer Platine 12 angeordnet. Bei der in Fig. 1 skizzierten Ausführungsform ist weiterhin ein Trägerelement 14 für die Platine 12 vorgesehen, wobei der Aufnahmeraum 10 der Kühlflüssigkeit 8 weiterhin teilweise von dem Trägerelement 14 begrenzt ist. Insgesamt gesehen ist also bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Aufnahmeraum 10 von dem Kühlkörper 4, der Membran 6 und dem Trägerelement 14 begrenzt. Natürlich sind auch die Begrenzungsflächen des Kühlkörpers 4 und des Trägerelements 14 zu dem Aufnahmeraum 10 dicht für die Kühlflüssigkeit 8 vorgesehen. Falls es sich bei der Kühlflüssigkeit 8 um Wasser handelt, können die genannten Fläche also wasserdicht vorgesehen sein.
Mit Bezug auf die Begrenzung des Aufnahmeraums 10 für die Kühlflüssigkeit 8 sind jedoch auch Varianten möglich. Die im Folgenden für Varianten verwendeten Bezugszeichen beziehen sich jeweils auf entsprechende Teile.
Eine Variante ist in Fig. 2a skizziert; hierbei ist vorgesehen, dass die Membran 6 mit ihrem inneren Randbereich 62 unmittelbar mit der Platine 12 verbunden ist und die Platine 12 ebenfalls teilweise den Aufnahmeraum 10 begrenzt, so dass ein direkter Kontakt zwischen der Rückseite der Platine 12 (also derjenigen Seite der Platine 12, die der LED 2 gegenüberliegt) und der Kühlflüssigkeit 8 gegeben ist. Bei dieser Variante ist also kein Trägerelement 14 vorgesehen und daher stellt diese Konfiguration in gewissem Sinne hinsichtlich der Wärmeübertragung die „Idealkonfiguration" dar. Gemäß der in Fig. 2b skizzierten Variante ist ebenfalls vorgesehen, dass die Platine 12 teilweise den Aufnahmeraum 10 begrenzt; allerdings ist weiterhin ein Trägerelement 14 für die Platine 12 vorgesehen, das ebenfalls teilweise den Aufnahmeraum 10 begrenzt. Die Platine 12 wird dabei an ihrem Umfang von dem Trägerelement 14 gehalten. Gemäß der in Fig. 2c gezeigten Variante ist die Platine 12 von dem Trägerelement 14 gehalten, aber die Platine 12 trägt nicht zur Begrenzung des Aufnahmeraums 19 bei. Das Trägerelement 14 jedoch begrenzt teilweise den Aufnahmeraum 10. Der Wärmefluss von der LED 2 zu der Kühlflüssigkeit 8 erfolgt hier also über das Trägerelement 14.
Allgemein ist gegebenenfalls für das Trägerelement 14 vorzugsweise ein besonders gut wärmeleitendes Material, beispielsweise Aluminium, vorgesehen.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement 14 einen Reflektor 13 für die LED 2 bildet, wie beispielsweise in Fig. 1 skizziert.
In den Figuren 3a und 3b ist eine Variante der Gestaltung der Membran 6 skizziert. Das Trägerelement 14 weist bei dieser Variante einen flanschartigen Randbereich 15 auf, der mit der Membran 6 verbunden ist. Die Membran 6 erstreckt sich bei dieser Variante im Wesentlichen längs der Innenseite der Seitenwand 20 des Kühlkörpers 4 und ist insoweit von dieser vor äußeren Einflüssen geschützt. Wie in Fig. 3a skizziert, ist auf diese Weise eine Neutralstellung der LED 2 gegenüber dem Kühlkörper 4 möglich, bei der die Membran 6 von außerhalb der Leuchte praktisch nicht zu sehen ist, da sie insbesondere von der Seitenwand 20 des Kühlkörpers 4 und dem Randbereich 15 des Trägerelements 14 verdeckt ist.
Bei der Variante, die in den entsprechenden Figuren 4a und 4b skizziert ist, weist der Kühlkörper 4 an seiner Begrenzungsfläche zu dem Aufnahmeraum 10 weitere Kühlrippen 5 ' zur weitergehenden Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen der Kühlflüssigkeit 8 und dem Kühlkörper 4 auf.
Bei der Variante, die in den entsprechenden Figuren 5a und 5b skizziert ist, weist der Kühlkörper 4 einen Bereich auf, der die LED 2 ringförmig umgibt. Außerdem sind zwei Membranen 6, 6' vorgesehen, die sich jeweils zwischen dem Trägerelement 14 und dem Kühlkörper 4 erstrecken. Diese Variante ermöglicht eine besonders Hache Bauform der Leuchte.
Bei Betrachtung der gezeigten Varianten ergeben sich natürlich noch weitere, im Einzelnen nicht gezeigte weitere Varianten, auf naheliegende Weise. Beispielsweise kann bei der in Fig. 5a gezeigten Variante vorgesehen sein, dass der Kühlkörper weitere Kühlrippen aufweist, die denjenigen entsprechen, die in Fig. 4a gezeigt sind, usw.
Gemäß einer weiteren Variante, die in Fig. 7 skizziert ist, ist eine so genannte, an sich bekannte Heatpipe 18 zur weitergehenden Verbesserung der Wärmeleitung von der LED 2 zu der Kühlflüssigkeit 8 bzw. zu dem Kühlkörper 4 vorgesehen. Bei der Heatpipe 18 handelt es sich um eine längliche, abgeschlossene, hohle Röhre, die zum Teil mit einer Flüssigkeit gefüllt ist; die Flüssigkeit sammelt sich am wärmeren Ende der Röhre an und verdampft entsprechend, wobei am gegenüberliegenden Ende der Röhre die Wärme abgeführt wird. Die Verwendung einer Heatpipe 18 ist besonders geeignet, wenn die Entfernung zwischen der LED 2 und der Kühlflüssigkeit 8 vergleichsweise groß ist, wie dies beispielsweise bei der in Fig. 7 gezeigten Variante der Fall ist.
Eine mögliche Verbindung zwischen der Heatpipe 18 und der LED 2 ist in Fig. 2d skizziert. Hierbei ist ein Trägerelement 30 für die Heatpipe 18 vorgesehen, das zwischen dem inneren Randbereich 62 der Membran 6 und der Heatpipe 18 angeordnet ist. Die LED 2 kann dabei lagefest gegenüber der Heatpipe 18 angeordnet sein.
Wiederum mit Bezug auf Fig. 1 sind beim dort gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin Arretierungsmittel 16 vorgesehen, die zur Arretierung der LED 2 gegenüber dem Kühlkörper 4 in unterschiedlichen Relativpositionen dienen. Die Arretierungsmittel 16 können beispielsweise Vorsprünge und/oder Vertiefungen 50 aufweisen, die am Kühlkörper 4 angeordnet sind, in welche entsprechende Eingreifelemente 51, die lagefest mit der LED 2 verbunden sind, verrastend eingreifen können. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 50 an der Begrenzungsfläche des Kühlkörpers 4 zum Aufnahmeraum 10 der Kühlflüssigkeit 8 angeordnet; die Eingreifelemente 51 sind am Trägerelement 14 der Platine 12 angeordnet. Das Trägerelement 14 ist hierzu an seinem Endbereich, der der Hauptabstrahlrichtung P abgewandt ist, entsprechend verlängert, so dass ein Zusammenwirken der Eingreifelemente 51 mit den Vertiefungen 50 im oben genannten Sinne möglich ist. Wie in Fig. 1 skizziert, kann dabei vorgesehen sein, dass das Trägerclement 14 an seinem Endbereich, der zur direkten Kontaktierung mit dem Kühlkörper 4 vorgesehen ist, verbreitert ist, so dass die Möglichkeit zur Übertragung von Wärme an dieser Stelle verbessert ist. Dies ist besonders vorteilhaft, falls die Wärmeleitfähigkeit des Trägerelements 14 größer ist, als diejenige der Kühltlüssigkeit. Beispielsweise kann dies der Fall sein, wenn als Kühltlüssigkeit Wasser vorgesehen ist und das Trägerelement 14 aus Aluminium besteht. (Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium beträgt etwa 237 W/mK, diejenige von Wasser etwa 0,6 W/mK.)
In Fig. 6 ist eine Variante der Arretierungsmittel 16 skizziert. Hierbei sind zwei bogenförmige, rechtwinklig zueinander orientierte Zahnkämme vorgesehen, die verrastend ineinandergreifen können; einer der beiden Zahnkämme ist dabei an dem Kühlkörper 4 angeordnet, der andere an dem Trägerelement 14.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Variante ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Heatpipe 18 einen Teil der Arretierungsmittel 16 bildet. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass die Heatpipe 18 mit demjenigen Endbereich, der der LED 2 bzw. der Platine 12 gegenüberliegt, direkt den Kühlkörper 4 kontaktiert; hierfür sind an dem Kühlkörper 4 ringförmig angeordnete Vertiefungen vorgesehen, in die die Heatpipe 18 eingreifen kann.
Wie in den Figuren 3a, 3b, 4a und 4b angedeutet, können die Arretierungsmittel gemäß einer weiteren Variante einen Vorsprung umfassen, der am Kühlkörper 4 angeordnet ist sowie Vertiefungen, die am Trägerelement 14 angeordnet sind, wobei dieser Vorsprung und diese Vertiefungen dafür vorgesehen sind, verrastend zusammenzuwirken.
Es sei nochmals erwähnt, dass die gezeigten Varianten in vielfacher Weise kombiniert werden können. Die möglichen Kombinationen ergeben sich bei fachmännischer Betrachtung in selbsterklärender Weise.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass sich durch die Verwendung der Kühlflüssigkeit 8 für die erfindungsgemäße Leuchte im Allgemeinen mit Bezug auf einen effektiven Wärmetransport von der LED 2 zu dem Kühlkörper 4 eine bevorzugte Orientierung ergibt. Wenn der Kühlkörper 4 oberhalb der LED 2 angeordnet ist, ist der Wärmetransport effektiver als im umgekehrten Fall. Es ergibt sich in diesem Sinne eine bevorzugte Einbaulage für die erfindungsgemäße Leuchte.
Es wird abschließend nochmals angemerkt, dass der Vorteil der Verwendung der iMembran 6 darin liegt, dass hierdurch die Anzahl der Bauteile, die zum Verschwenken der LED 2 erforderlich sind, reduziert werden kann. Durch den Einsatz der Kühl Flüssigkeit 8 werden großtlächige Kontaktbereiche für den Wärmetransport von der LED 2 zu dem Kühlkörper 4 ermöglicht, so dass ein besonders effektiver Wärmeabtransport von der LED 2 möglich ist. Zudem kann eine Kühlflüssigkeit 8 mit hoher Wärmekapazität gewählt werden, beispielsweise Wasser, so dass die Kühltlüssigkeit 8 auch selbst in nennenswertem Maße Wärme von der LED 2 aufnehmen kann.
Bezugszeichenliste
2 LED 4 Kühlkörper
5 Kühlrippen
5' weitere Kühlrippen
6 Membran
6' zweite Membran 8 Kühltlüssigkeit
IO Aufnahmeraum für die Kühlflüssigkeit
12 Platine
13 Reflektor
14 Trägerelement für die Platine 15 Randbereich des Trägerelements für die Platine
16 Arretierungsmittel
18 Heatpipe
20 Seitenwand des Kühlkörpers
22 Randbereich der Seitenwand des Kühlkörpers 30 Trägerelement für die Heatpipe
50 Vertiefungen
51 Eingreifelemente
61 äußerer Randbereich der Membran
62 innerer Randbereich der Membran

Claims

Ansprüche
1. Leuchte, aufweisend - wenigstens eine LED (2), und
- einen Kühlkörper (4) zur Kühlung der LED (2), dadurch gekennzeichnet, dass die LED (2) gegenüber dem Kühlkörper (4) verschwenkbar angeordnet ist und dass die Leuchte weiterhin eine Kühlflüssigkeit (8) zur Wärmeübertragung von der LED (2) zum Kühlkörper (4) aufweist.
2. Leuchte nach Anspruch 1 , weiterhin aufweisend einen Aufnahmeraum (10) für die Kühlflüssigkeit (8), wobei der Aufnahmeraum (10) teilweise von dem Kühlkörper (4) und teilsweise von einer Membran (6) begrenzt ist.
3. Leuchte nach Anspruch 2, bei der die Membran (6) derart mit der LED (2) verbunden ist, dass bei einem Verschwenken der LED (2) die Membran (6) verformt wird.
4. Leuchte nach Anspruch 2 oder 3, bei der die LED (2) auf einer Platine (12) angeordnet ist und der Aufnahmeraum (10) weiterhin teilweise von der Platine (12) begrenzt ist.
5. Leuchte nach Anspruch 2 oder 3, bei der die LED (2) auf einer Platine (12) angeordnet ist, wobei die Leuchte weiterhin ein Trägerelement (14) für die Platine (12) aufweist und der Aufnahmeraum (10) weiterhin teilweise von dem Trägerelement (14) und/oder teilweise von der Platine (12) begrenzt ist.
6. Leuchte nach Anspruch 5, bei der das Trägerelement (14) weiterhin einen Reflektor (13) für die LED (2) bildet.
7. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kühlflüssigkeit (8) Wasser umfasst.
8. Leuchte nach Anspruch 7, bei der die Kühlflüssigkeit (8) weiterhin wenigstens einen Zusatz zur Steigerung der Wärmeleitfähigkeit enthält.
(). Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte weiterhin wenigstens eine Heatpipe (18) zur Wärmeübertragung von der LED (2) zur Kühlflüssigkeit (8) und/oder zum
Kühlkörper (4) umfasst.
10. Leuchte nach Anspruch 8, bei der die Heatpipe ( 18) lagefest gegenüber der LED (2) angeordnet ist.
1 1. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte weiterhin Arretierungsmittel (16) zur Arretierung der LED (2) gegenüber dem Kühlkörper (4) aufweist.
12. Leuchte nach Anspruch 1 1, bei der ein Teil der Arretierungselemente (16) von dem Kühlkörper (4) gebildet ist.
13. Leuchte nach Anspruch 1 1 oder 12, bei der die Arretierungsmittel (16) Rastelemente (50, 51) umfassen.
14. Leuchte mit den in den Ansprüchen 9 und 11 genannten Merkmalen, bei der ein Teil der Arretierungsmittel (16) durch die Heatpipe (18) gebildet ist.
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