EP2443389A1 - Kühlkörper für halbleiterleuchtelemente - Google Patents

Kühlkörper für halbleiterleuchtelemente

Info

Publication number
EP2443389A1
EP2443389A1 EP10723090A EP10723090A EP2443389A1 EP 2443389 A1 EP2443389 A1 EP 2443389A1 EP 10723090 A EP10723090 A EP 10723090A EP 10723090 A EP10723090 A EP 10723090A EP 2443389 A1 EP2443389 A1 EP 2443389A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat sink
mounting recess
lamp
parts
heatsink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10723090A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Bertram
Nicole Breidenassel
Klaus Burkard
Florian Zeus
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.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2443389A1 publication Critical patent/EP2443389A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • F21V29/713—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements in direct thermal and mechanical contact of each other to form a single system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/77—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section
    • F21V29/773—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • 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 heat sink for at least one semiconductor light-emitting element, in particular light-emitting diode (LED), and an LED lamp with such a heat sink.
  • LED light-emitting diode
  • LED lamp is to be understood in the following to mean a light source which can be directly used as a replacement for eg incandescent lamps with the aid of standard sockets (E12, E14, E26, E27, GU10 ...) (also called “retrofit”).
  • standard sockets E12, E14, E26, E27, GU10
  • the external shape and appearance are usually similar to incandescent lamps and satisfy the standards, e.g. for the outer dimensions.
  • the opening is typically open at the lower end (in the area of the lamp cap) and closed at the mounting surface of the LED (s), so that the LED (s) can be connected to the heat sink without air gaps to avoid thermal bottlenecks.
  • a formation of this cavity in the production of the heat sink is previously limited to straight edges; in particular, an incandescent lamp shape can not be reconstructed inside. which leads to increased material consumption through massive construction.
  • cables from the electronic driver circuit to the LED (s) have been difficult to pass through small holes, which requires a high production cost.
  • EP 1 047 903 B1 discloses an LED lamp having a pillar, a lamp cap connected to one end of the pillar and a substrate connected to the other end of the pillar and provided with a number of LEDs, wherein the substrate comprises a regular polyhedron having at least four faces, surfaces of the polyhedron being provided with at least one LED having a luminous flux of at least 5 Im in operation of the lamp, and the column being provided with heat dissipating means comprising the substrate and connect the lamp base.
  • EP 1 503 139 A2 discloses a compact LED light source which provides LED positioning together with heat dissipation.
  • the LED light source may be fabricated with a thermally conductive plate carrying a plurality of LEDs mounted on the plate and in thermal contact with the plate.
  • the plate also carries an electrical circuit which provides an electrical connection to the LEDs.
  • a heat conversion switching spindle mechanically supports the plate and may provide a heat conduction path away from the LEDs. LEDs can then be easily mounted in high concentration and kept ready for increased optical system intensity in the vicinity, while providing a heat dissipation path for the associated increase in heat concentration.
  • the heat sink is designed to cool at least one semiconductor light-emitting element and has a mounting recess for at least partially accommodating a control electronics.
  • the heat sink is composed of a plurality of heat sink parts, wherein the heat sink parts each have a portion of a wall of the mounting recess.
  • the mounting recess is thus divided on the heat sink parts.
  • this heat sink has the advantage that the control electronics do not need to be pushed into the mounting recess, but can be inserted, thereby achieving easier mounting. Also, a much more flexible design of both the mounting recess and the control electronics is achieved. There is no restriction on a recess with straight edges more given. Furthermore, the heat sink parts are easier to manufacture, in particular by injection molding.
  • the mounting recess can be shaped so that a material consumption and thus a weight are low.
  • the mounting recess may have a light bulb shape as a basic shape.
  • a wall thickness of a heat sink core heat sink without external cooling fins
  • the wall thickness can be designed so that it does not fall below a minimum thickness. To optimize the relationship between weight and heat conduction, the wall thickness may decrease with distance from the LED.
  • the at least one semiconductor light-emitting element may have one light-emitting diode or a plurality of light-emitting diodes. This allows comparatively inexpensive and reliable light sources for Will be provided.
  • the at least one light-emitting diode may comprise a high-power light-emitting diode, for example with a power of 2 watts.
  • LED is understood to mean any LED unit that can be mounted on the heat sink, eg, As an LED chip, a potted LED, an LED package (with one or more LED chips by means of bonding (wire bonding, flip-chip bonding, etc.) connected housing or substrate) or an LED module (with one or more LED chips or LED packages connected via conventional connection methods (soldering, etc.) housing or substrate), with or without optical elements.
  • the control electronics in particular for the at least one LED, can be designed as a driver or as another control device, for. B. based on a voltage or power control.
  • each of the heat sink parts may have a substantially identical basic shape.
  • Heatsink parts with substantially the same, in particular the same basic shape, for. B. incandescent incandescent may differ in detail, but which can not differ in principle, the shape of each other.
  • one of the heat sink part may have a cooling fin more or have a groove or a ridge which does not have the other heat sink part (s), etc.
  • the heat sink parts may in particular have an identical shape. This allows a particularly simple production and storage can be achieved, which allows cheaper unit costs.
  • the heat sink is preferably composed of two heat sink parts, as this results in a particularly simple production and assembly.
  • a connecting plane of two heat sink parts may preferably lie parallel to or on an axis of symmetry of the heat sink.
  • a connection plane of two heat sink parts lies parallel or on a longitudinal axis of the heat sink, resulting in a vertical connection plane.
  • the heat sink is then split vertically along the longitudinal axis or parallel to the heat sink parts.
  • the recess or at least one of the heat sink parts, in particular each of the heat sink parts, a fixing means for fixing the control electronics, beispielswei- se a slot for fixing a circuit board of the control electronics by inserting into the slot.
  • the wall of the mounting recess at least one recess for receiving an electronic component of the control electronics, in particular a transformer having. Additionally or alternatively, the wall may have projections directed into the mounting recess for the same purpose.
  • two parts of the heat sink to be joined together can have suitable connecting elements and connecting counter elements, such as pairs of plug element (eg pin) / plug counter element (eg blind hole) or latching element (eg latching lug) ) / Locking counter element (eg latch opening).
  • connecting elements and connecting counter elements such as pairs of plug element (eg pin) / plug counter element (eg blind hole) or latching element (eg latching lug) ) / Locking counter element (eg latch opening).
  • connection (counter) elements can be arranged in particular in the area of the LEDs ("above").
  • the heat sink may comprise at least one cable feed-through between the mounting recess and one of which is separated by an upper cover wall for applying the min. at least have a Halbleiter technologylements, wherein the cable gland is divided on the heat sink parts.
  • An attachment surface for applying the at least one semiconductor luminescent element can be divided between the at least one semiconductor luminescent element and the heat sink on the cooling body parts to ensure good thermal conductivity.
  • the lamp which is designed in particular as an LED retrofit lamp, is equipped with such a heat sink.
  • at least one control electronics is at least partially included.
  • the shape of the mounting recess and the form of the control electronics can be coordinated with each other, for. B. by providing recesses and / or projections in the mounting recess, so that even a large electronic components, in particular a transformer, is easily accommodated.
  • the shape of the mounting recess and the shape of the control electronics can in particular be matched to one another such that at least one wall region of the mounting recess is formed plane-parallel to an opposite surface of the electronic component.
  • a well-defined, as small as possible distance between the plane-parallel surfaces for an effective heat transfer to the heat sink can be achieved.
  • at least one wall region of the mounting recess, which is formed plane-parallel to an opposing surface of the electronic component may form part of a projection or a recess of the mounting recess.
  • At least one thermal interface material may be present, introduced in particular in the form of a heat conduction mat.
  • TIM thermal interface material
  • the divisibility of the heat sink allows a particularly simple and versatile introduction of the thermally conductive transition material.
  • At least one thermal transition material has a thermal conductivity of at least 1 W / (m-K), preferably more than 3 W / (m-K) and particularly preferably more than 5 W / (m-K).
  • the mounting recess can be completely filled with at least one thermal transition material.
  • a narrow space between plane-parallel surfaces of critical components and heat sinks can be filled with a thermal transition material with a comparatively high thermal conductivity (eg of at least 5 W / (mK)) and the remaining space of the mounting recess with a thermal Transitional material with a relatively low thermal conductivity (eg less than 5 W / (mK)) filled.
  • the thermal transition material with the comparatively high thermal conductivity eg of min.
  • thermo transfer material with the relatively low thermal conductivity, which is flowable, is introduced after assembly of the heat sink in the opening of the recess to the recess to be completed completely.
  • a “flowable material” is understood as meaning both a material which is capable of flowing by itself and a material which is flowable only under an external influence. Among the flowable materials include gels, foams and pastes.
  • an insulating part in particular made of plastic, but possibly also ceramic, etc., can be connected to an opening of the mounting recess, wherein the insulating part is at least partially covered by a connection socket.
  • the heat sink parts are connected by means of the insulating part and / or the connection socket, for. B. via a plug or snap device.
  • the latter may first be joined together at the top in the area of the semiconductor components by means of the connection elements and then finally joined together and fixed at the bottom in the region of the opening of the mounting recess.
  • a method for producing such a lamp may, for example, comprise at least the following steps: at least partial introduction of the control electronics into the recess; at least partially filling the recess with at least one flowable thermal transition material;
  • the step of introducing the control electronics into the recess may comprise the step of introducing the control electronics into a recess part of a heat sink part.
  • introducing into this 'exposed' recess part is a particularly simple production and geometrically flexible design allows.
  • the control electronics need not be inserted into the recess, but can be used laterally through the open side.
  • the step of introducing the drive electronics may be preceded by a step of attaching a non-flowable (solid) thermal transition material, in particular a TIM mat, to at least one component of the drive electronics.
  • a non-flowable (solid) thermal transition material in particular a TIM mat
  • the attachment is preferably effected on a region of the component which is provided for positioning in relation to a plane-parallel surface of the mounting recess, that is to say preferably to thermally bridge a narrow gap between the control electronics and the cooling body part.
  • the attachment can be carried out, for example, by applying or gluing the solid TIM material.
  • the individual heat sink parts can be joined together to form the entire heat sink.
  • the recess of the entire assembled heat sink can be filled with at least one or another thermal transition material, in particular a flowable TIM material.
  • Fig. 1 shows an oblique view as an exploded view of a structural design of an LED lamp with a Heat sink, which is composed of two heat sink parts;
  • FIG. 2 shows an oblique view of a cooling body part of the cooling body from FIG. 1 according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows an oblique view of a heat sink part of the heat sink of FIG. 1 according to a second embodiment
  • Fig. 4 shows a sectional view in cross-sectional view of the heat sink of Figure 2 in greater detail.
  • FIG. 5 shows a side view of a further LED lamp according to a further embodiment
  • FIG. 1 shows an oblique view of an embodiment of an LED lamp 1 with a heat sink 2.
  • the heat sink 2 is composed of two identical heat sink parts 3, 4, which have a vertical connection plane, wherein the connection plane is a longitudinal axis L of the heat sink 2 includes.
  • the heat sink 2 is divided vertically into the two heat sink parts 3, 4.
  • an LED module 6 is mounted, of which in this illustration, an LED board 7 is visible.
  • On the LED board 7, one or more high-performance light emitting diodes are mounted on the side facing away from the heat sink 2, in the form of white LED chips, which are mounted on a submount. The main emission direction of the LEDs is thus along the longitudinal axis L.
  • the LED lamp 1 and in particular the heat sink 2 are formed substantially angularly symmetrical about the longitudinal axis L.
  • a drive electronics 10 is used, which a circuit board 11 and thereon attached electronic components 12 such as a transformer, power transistors, etc. has.
  • the control electronics 10 is completely received in the mounting recess 8.
  • the LED module 6 is covered by means of a transparent protective cover 13, which is seated and fixed to the upper side 5 in a corresponding guide receptacle of the heat sink 2.
  • a wider portion 14 of an insulating part 15 made of plastic in the mounting recess 8 is used.
  • a lamp base 16 for power supply is pulled over a narrower section 17 of the insulating part 15.
  • the lamp base 16 is designed as a standard base (eg E12, E14, E26, E27, GU10, etc.), so that the LED lamp can be replaced as a replacement for e.g.
  • the outer shape eg comprising a rotational symmetry about the longitudinal axis
  • the appearance is based on a conventional incandescent lamp and satisfies their requirements So easily used as a replacement for a conventional light bulb ("retrofit").
  • FIG. 2 shows an oblique view of a cooling body part 3 or 4 according to a first embodiment with a view of its open side, which is to be joined together with the respective other cooling body part 4 or 3.
  • the heat sink part 3, 4 has a heat sink core 18 into which the cutout 8 is made and which has cooling ribs 19 aligned on its outside radially (in the r direction) and oriented vertically (in the z direction).
  • the recess 8 and the cooling fins 19 are thus uniformly distributed to the two heat sink parts 3.4.
  • the cooling fins 19 are arranged angular symmetrically about the longitudinal axis 19.
  • the recess 8 has on its underside 9 an opening 20.
  • the heat sink core 18 is configured in the form of an aluminum wall 21 with a circumferential side wall 23 and an upper cover wall 24, wherein an inner wall surface 22 limits the recess 8.
  • the outside of the top wall 24 serves as a mounting surface 25 for surface application of the LED module; the mounting surface 25 is thus also distributed to the two heat sink parts 3,4 for effective heat transfer from the LED module to the heat sink 6.
  • the recess 8 has an extension 26 in order to achieve a small wall thickness.
  • This heat sink part 3,4 is particularly easy due to the heat sink core 18, which is only wall-like, and consequently the large mounting recess 8, and can provide a particularly large space for easy mounting on a more complex control electronics.
  • Fig. 3 shows an oblique view of a heat sink member 27,28 according to a second embodiment.
  • a contour of an upper expansion 29 is no longer rectilinear, but has outwardly curved sides for easier manufacture.
  • the wall thickness of the heat sink core 30 is no longer uniform there.
  • a cable bushing 31 for carrying out an electrical connection line between the LED module and the control electronics and a slot 32 in a side wall 23 of the recess 8 for fixing the board of the control electronics.
  • One or more recesses (not shown) in the side wall 23 may be present in the heat sink parts 3,4 according to FIGS. 2 and 27, 28 according to FIG. 4 in order to accommodate electronic components of the control electronics, in particular large-volume components, especially a transformer.
  • Fig. 4 shows a sectional view in cross-sectional view of the heat sink 3,4 of FIG. 2 in higher detail.
  • a double-sided drive electronics 10 is completely inserted.
  • the side wall 23 has planar surface regions 33 which lead to an adjacent planar surface 34 of an electronic component 12 of the control electronics 10 fit. More specifically, a surface region 33 of the wall 21 is plane-parallel to the associated surface 34 of the closely adjacent electronic component 12. This allows a very small, constant distance d between the control electronics 10 and an electronic component 12 and the cooling body part 3.4 become.
  • not all electronic components need to be positioned close to the heat sink 2 or on the heat sink part 3, 4, but only critical, e.g. As the particularly overheating, components 35 to be arranged so.
  • the recess 8 now no longer has smooth side walls 23, but also has projections 37 projecting inwards, which have a respective planar surface 33 in the direction of an associated planar surface 34 of an electronic component 35 and thus achieve a small distance d even with different levels of components 35.
  • the distance is less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm.
  • the space between them is filled as completely as possible with at least one thermally conductive material 38, 39.
  • the critical components 35 may be thermally linked via a thermally conductive material 38 to the heat sink 2.
  • the respective distance d between the critical components 35 and the wall 21, 23 is thermally bridged by means of inserting a heat-conducting mat 38 with a thermal conductivity of at least 5 W / (mK), eg. Using Fuj ipoly thermal barrier mats Sarcon type GR-m or XR-e with 6 or 11 W / (mK) or Berquist Gap Päd 5000S35 with 5 W / (mK).
  • the heat sink 2 can thus be adapted in a simple manner to the position and geometry of the electronic components 35 to be cooled particularly. As a result, optimum cooling of the drive electronics 10 can be achieved with a simultaneously compact design and ease of manufacture.
  • the layout of the critical electronic components 35 can be adapted to the realizable recess 8 in the board design of the control electronics 10. In the design of recess 8 and control electronics 10 does not need to be paid attention to whether the control electronics 10 can be inserted into the recess 8. For use of the insulating member 15 in the recess 8 far this extension 40 at its opening.
  • the LED module 6 On the mounting surface 25 on the outside of the top wall 24, the LED module 6 is mounted, which has a high-power LED 41 which is mounted on the circuit board 7.
  • FIG. 5 shows a side view of a further LED lamp 42 according to a second embodiment, in which the side wall 43 with the cooling ribs 19 is now pulled forward over the LED mounting surface.
  • the LED lamp 42 has 5 LEDs 41, each of which has a forwardly directed reflector 44 for increasing the light intensity.
  • the invention is also applicable to LED lamps with one or more low-power LEDs, or to lamps with other types of light sources, such as laser diodes or compact fluorescent tubes.
  • the LED lamp may include one or more light emitting diodes. These can be present as a single diode (s) and / or as an LED module (s), with an LED module (s) having a plurality of LED chips mounted on a common submount.
  • the LEDs can be monochrome or different colors.
  • the light-emitting diodes can each shine white or shine in different colors and produce a white mixed light.
  • Differently colored light-emitting diodes can be present in particular as an RGB, RGBA, RGBW, RGBAW, etc. combination, wherein a luminous intensity of a color can also be adjusted by providing a specific number of light-emitting diodes of this color.
  • the individual light-emitting diodes and / or the modules can be equipped with suitable optics for beam guidance, z. B. Fresnel lenses, collimators, and so on. Instead of or in addition to inorganic light emitting diodes, z. For example, based on InGaN or AlInGaP, organic LEDs (OLEDs) can generally also be used. Also z. B. diode lasers are used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Der Kühlkörper ist zur Kühlung mindestens eines Halbleiterleuchtelements, insbesondere LED, eingerichtet und weist eine Montageaussparung zum zumindest teilweisen Aufnahme einer Ansteuerungselektronik auf. Der Kühlkörper ist aus mehreren Kühlkörperteilen zusammengesetzt, wobei die Kühlkörperteile jeweils einen Teil einer Wand der Montageaussparung aufweisen. Die Lampe, insbesondere eine LED-Retrofit-Lampe, ist mit einem solchen Kühlkörper ausgerüstet, wobei mindestens eine Ansteuerungselektronik mindestens teilweise in der Montageaussparung aufgenommen ist.

Description

Kühlkörper für Halbleiterleuchtelemente
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für mindestens ein Halbleiterleuchtelement, insbesondere Leuchtdiode (LED) , und eine LED-Lampe mit einem solchen Kühlkörper.
Unter „LED-Lampe" soll im Folgenden ein Leuchtmittel verstan- den werden, das mit Hilfe von Standard-Fassungen (E12, E14, E26, E27, GUlO...) als Ersatz für z. B. Glühlampen direkt eingesetzt werden kann (auch „Retrofit" genannt) . Die äußere Form und das Erscheinungsbild sind meist an Glühlampen angelehnt und genügen den Normen, z.B. für die äußeren Abmessun- gen.
Für LED-Lampen ist eine Abführung der an den LEDs entstehenden Wärme unbedingt erforderlich. Meist ist eine passive Kühlung (ohne Lüfter) gefordert, wobei passive Kühlkörper aber vergleichsweise voluminös sind. Bei sog. "Retrofit "-LED- Lampen, welche herkömmliche Lampen, insbesondere Glühlampen nachahmen und in deren Standardfassungen (E12, E14, E26, E27, GUlO usw.) einsetzbar sind, sollen die passiven Kühlkörper zudem die äußere Form von Glühlampen nachbilden. Daraus re- sultiert eine Rotationssymmetrie, die bisher mit einstückigen Kühlkörpern, meist aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierungen, ausgebildet ist. Problematisch ist, dass eine elektronische Treiberschaltung zum Betrieb der LED-Lampe bzw. der LED(s) aus Platzgründen in eine Montageaussparung im Inneren des Kühlkörpers eingebaut werden muss. Die Öffnung ist typischerweise am unteren Ende (im Bereich des Lampensockels) offen und an der Montagefläche der LED(s) geschlossen, damit die LED(s) zur Vermeidung von thermischen Engpässen möglichst ohne Luftspalte an den Kühlkörper angebunden werden können. Jedoch ist eine Ausformung dieses Hohlraumes bei Herstellung des Kühlkörpers bisher auf gerade Kanten beschränkt; insbesondere eine Glühlampenform kann im Inneren nicht nachempfun- den werden, was zu erhöhtem Materialverbrauch durch massive Bauweise führt. Auch müssen Kabel von der elektronischen Treiberschaltung zu den LED(s) bisher mühsam durch kleine Löcher geführt werden, was einen hohen Fertigungsaufwand be- dingt.
EP 1 047 903 Bl offenbart eine LED-Lampe mit einer Säule, einem Lampensockel, der mit einem Ende der Säule verbunden ist, und einem Substrat, das mit dem anderen Ende der Säule ver- bunden ist und das mit einer Anzahl LEDs versehen ist, wobei das Substrat einen regelmäßigen Polyeder mit zumindest vier Flächen umfasst, wobei Flächen des Polyeders mit zumindest einer LED versehen sind, die beim Betrieb der Lampe einen Lichtstrom von zumindest 5 Im besitzt, und wobei die Säule mit wärmeabführenden Mitteln versehen ist, die das Substrat und den Lampensockel miteinander verbinden.
EP 1 503 139 A2 offenbart eine kompakte LED-Lichtquelle, die eine LED-Positionierung zusammen mit einer Wärmeableitung be- reitstellt. Die LED-Lichtquelle kann mit einer wärmeleitenden Platte hergestellt werden, welche eine Vielzahl von auf der Platte angebrachten und mit der Platte in thermischem Kontakt stehenden LEDs trägt. Die Platte trägt ferner eine elektrische Schaltung, die eine elektrische Verbindung zu den LEDs bereitstellt. Eine Wärmeumwandlungsschaltspindel trägt die Platte mechanisch und mag einen Wärmeleitungspfad von den LEDs weg bereitstellen. LEDs können dann in hoher Konzentration leicht angebracht und für eine erhöhte optische Systemintensität in der Nähe bereit gehalten werden, während ein Wärmeableitungspfad für den damit verbundenen Anstieg in der Wärmekonzentration bereitgestellt wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache herzustellende und flexible Möglichkeit zur Kühlung einer Ansteuerungselektronik für eine mit Halbleiterleuchtelementen, insbesondere LEDs, arbeitende Lampe bereitzustellen, insbesondere Retrofitlampe . Diese Aufgabe wird mittels eines Kühlkörpers und einer Lampe nach dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Der Kühlkörper ist zur Kühlung mindestens eines Halbleiterleuchtelements eingerichtet und weist eine Montageaussparung zum zumindest teilweisen Aufnahme einer Ansteuerungselektro- nik auf. Der Kühlkörper ist aus mehreren Kühlkörperteilen zusammengesetzt, wobei die Kühlkörperteile jeweils einen Teil einer Wand der Montageaussparung aufweisen. Die Montageaussparung ist also auf die Kühlkörperteile aufgeteilt. Dieser Kühlkörper weist unter anderem den Vorteil auf, dass die An- Steuerungselektronik nicht in die Montageaussparung hinein geschoben zu werden braucht, sondern eingelegt werden kann, wodurch eine einfachere Montierbarkeit erreicht wird. Auch wird eine sehr viel flexiblere Formgestaltung sowohl der Montageaussparung als auch der Ansteuerungselektronik erreicht. Es ist keine Einschränkung auf eine Aussparung mit geraden Kanten mehr gegeben. Ferner sind die Kühlkörperteile einfacher fertigbar, insbesondere im Spritzgussverfahren.
Die Montageaussparung kann so geformt sein, dass ein Materi- alverbrauch und damit auch ein Gewicht gering sind. Insbesondere kann auch die Montageaussparung eine Glühlampenform als Grundform aufweisen. Insbesondere kann eine Wandstärke eines Kühlkörperkerns (Kühlkörper ohne außenliegende Kühlrippen) im Wesentlichen oder genau konstant ausgeführt sein. Alternativ kann die Wandstärke so ausgestaltet sein, dass sie eine Minimalstärke nicht unterschreitet. Zur Optimierung der Beziehung zwischen Gewicht und Wärmeleitung kann die Wandstärke mit größerer Entfernung von der LED abnehmen.
Das mindestens eine Halbleiterleuchtelement kann eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden aufweisen. Dadurch können vergleichsweise preiswerte und zuverlässige Lichtquellen zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann die mindestens eine Leuchtdiode eine Hochleistungsleuchtdiode umfassen, beispielsweise mit einer Leistung von 2 Watt. Unter "Leuchtdiode" wird jede auf dem Kühlkörper montierbare LED-Einheit ver- standen, z. B. ein LED-Chip, eine vergossene Leuchtdiode, ein LED-Package (mit einem oder mehreren LED-Chips mittels Bondens (Draht-Bondens, Flip-Chips-Bondens usw.) verbundenes Gehäuse oder Substrat) oder ein LED-Modul (mit einem oder mehreren LED-Chips oder LED-Packages über herkömmliche Verbin- dungsmethoden (Löten usw.) verbundenes Gehäuse oder Substrat), und zwar mit oder ohne optische Elemente.
Die Ansteuerungselektronik, insbesondere für die mindestens eine LED, kann als Treiber oder als eine andere Steuervor- richtung ausgestaltet sein, z. B. auf der Grundlage einer Spannungs- oder Leistungsregelung.
Insbesondere kann jeder der Kühlkörperteile eine im Wesentlichen gleiche Grundform aufweist. Dadurch wird eine einfache Herstellbarkeit und gute Einsatzmöglichkeit für die Ansteuerungselektronik erreicht. Kühlkörperteile mit im Wesentlichen gleicher, insbesondere gleicher, Grundform, z. B. abschnittsweise glühlampenförmig, können sich in Detail unterscheiden, welche aber deren grundsätzlich Formgebung nicht voneinander abweichen lässt. So mag einer der Kühlkörperteil ein Kühlrippe mehr aufweisen oder eine Nut oder einen Grat aufweisen, welche (n) der andere Kühlkörperteil nicht aufweist usw.
Die Kühlkörperteile können insbesondere eine identische Form aufweisen. Dadurch kann eine besonders einfache Fertigung und Lagerhaltung erreicht werden, was günstigere Stückkosten ermöglicht .
Zwar sind drei oder mehr Kühlkörperteile umfasst, jedoch ist der Kühlkörper vorzugsweise aus zwei Kühlkörperteilen zusammengesetzt, da sich so eine besonders einfache Herstellung und Montage ergibt. Eine Verbindungsebene zweier Kühlkörperteile kann vorzugsweise parallel zu einer oder auf einer Symmetrieachse des Kühlkörpers liegen. Insbesondere liegt eine Verbindungsebene zweier Kühlkörperteile parallel oder auf einer Längsachse des Kühlkörpers, wodurch sich eine vertikale Verbindungsebene ergibt. In anderen Worten ist der Kühlkörper dann entlang der Längsachse oder parallel dazu vertikal in die Kühlkörperteile aufgespalten .
Zur besonders einfachen Montage der Ansteuerungselektronik kann die Aussparung bzw. zumindest einer der Kühlkörperteile, insbesondere jeder der Kühlkörperteile, ein Fixiermittel zur Fixierung der Ansteuerungselektronik aufweisen, beispielswei- se einen Schlitz zur Fixierung einer Platine der Ansteuerungselektronik durch Einsetzen in den Schlitz.
Zur besonders effektiven Wärmeübertragung von der Ansteuerungselektronik zum Kühlkörper durch kleine Abstände kann die Wand der Montageaussparung zumindest einen Rücksprung zur Aufnahme eines elektronischen Bauelements der Ansteuerungselektronik, insbesondere eines Transformators, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Wand zum gleichen Zweck in die Montageaussparung gerichtete Vorsprünge aufweisen.
Zum besonders einfachen Zusammenbau können zwei (von zwei o- der mehr) zusammenzufügende Kühlkörperteile passende Verbindungselemente und Verbindungsgegenelemente aufweisen, wie Paare aus Steckelement (z. B. Stift) / Steckgegenelement (z. B. Sackloch) oder Rastelement (z. B. Rastnase) / Rastgegenelement (z. B. Rastöffnung) . Diese Verbindungs (gegen) elemente können insbesondere im Bereich der LEDs ("oben") angeordnet sein .
Der Kühlkörper kann mindestens eine Kabeldurchführung zwischen der Montageaussparung und einer davon durch eine obere Deckwand getrennten Bestückungsfläche zum Aufbringen des min- destens einen Halbleiterleuchtelements aufweisen, wobei die Kabeldurchführung auf die Kühlkörperteile aufgeteilt ist. Dadurch können bei Zusammensetzen der Kühlkörperteile elektrische Verbindungsleitungen, z. B. Kabel, zwischen den Kühlkör- perteilen eingelegt werden, was eine vereinfachte Montage ergibt .
Eine Befestigungsfläche zum Aufbringen des mindestens einen Halbleiterleuchtelements kann zur Gewährleistung der guten thermischen Leitfähigkeit zwischen dem mindestens einen Halbleiterleuchtelement und dem Kühlkörper auf die Kühlkörperteile aufgeteilt sein.
Die Lampe, die insbesondere als LED-Retrofit-Lampe ausgestal- tet ist, ist mit einem solchen Kühlkörper ausgestattet. In der Montageaussparung ist mindestens eine Ansteuerungselekt- ronik mindestens teilweise aufgenommen.
Die Form der Montageaussparung und die Form der Ansteuerungs- elektronik können aufeinander abgestimmt sein, z. B. durch ein Vorsehen von Rücksprüngen und / oder Vorsprüngen in der Montageaussparung, so dass auch eine Unterbringung großer E- lektronikkomponenten, insbesondere eines Trafos, problemlos möglich ist.
Die Form der Montageaussparung und die Form der Ansteuerungs- elektronik können insbesondere so aufeinander abgestimmt sein, dass zumindest ein Wandbereich der Montageaussparung planparallel zu einer gegenüberliegenden Oberfläche des e- lektronischen Bauteils ausgeformt ist. So lässt sich insbesondere ein gut definierter, möglichst kleiner Abstand zwischen den planparallelen Flächen für einen effektiven Wärmeübertrag auf den Kühlkörper erreichen. Dadurch wiederum können auch sich erwärmende bzw. bezüglich einer Überhitzung kritische elektronische Bauelemente wie der Trafo und eventuell Leistungstransistoren, thermisch effektiv an den Kühlkörper angeschlossen werden. Zur optimalen thermischen Anbindung und Ausnutzung von Bauraum kann zumindest ein Wandbereich der Montageaussparung, welcher planparallel zu einer gegenüberliegenden Oberfläche des elektronischen Bauteils ausgeformt ist, einen Teil eines Vorsprungs oder eines Rücksprungs der Montageaussparung darstellen .
Zwischen mindestens einem elektronischen Bauteil der Ansteue- rungselektronik und dem Kühlkörper kann mindestens ein thermisches Übergangsmaterial (vorzugsweise TIM; "Thermal Interface Material") sein, eingebracht insbesondere in Form einer Wärmeleitmatte. Dadurch wird eine besonders effektive Wärmeübertragung von dem elektronischen Bauteil (Trafo, Transis- tor, Mikroprozessor usw.) auf den Kühlkörper erreicht. Die Teilbarkeit des Kühlkörpers ermöglicht dabei eine besonders einfache und vielseitige Einbringung des thermisch leitfähigen Übergangsmaterials.
Zur besonders effektiven Kühlung der elektronischen Bauteile weist zumindest ein thermisches Übergangsmaterial eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(m-K), bevorzugt von mehr als 3 W/(m-K) und besonders bevorzugt von mehr als 5 W/(m-K) auf .
Zur effektiven Kühlung der Ansteuerungselektronik kann die Montageaussparung mit mindestens einem thermischen Übergangsmaterial vollständig ausgefüllt sein. So kann insbesondere ein schmaler Raum zwischen planparallelen Flächen von kriti- sehen Bauelementen und Kühlkörper mit einem thermischen Übergangsmaterial mit einer vergleichsweise hohen Wärmeleitfähigkeit (z. B. von mindestens 5 W/(m-K)) ausgefüllt sein und der restliche Raum der Montageaussparung mit einem thermischen Übergangsmaterial mit einer vergleichsweise geringen Wärme- leitfähigkeit (z. B. von weniger als 5 W/(m-K)) ausgefüllt sein. Insbesondere kann das thermische Übergangsmaterial mit der vergleichsweise hohen Wärmeleitfähigkeit (z. B. von min- destens 5 W/(m-K)) bei offener Aussparung (noch nicht zusammengefügten Kühlkörperteilen) eingesetzt werden, während das thermische Übergangsmaterial mit der vergleichsweise geringen Wärmeleitfähigkeit, das fließfähig ist, erst nach Zusammenbau des Kühlkörpers in die Öffnung der Aussparung eingebracht wird, um die Aussparung vollständig auszufüllen. Unter einem "fließfähigen Material" wird sowohl ein alleine fließfähiges Material verstanden als auch ein nur unter einem äußeren Ein- fluss fließfähiges Material. Zu den fließfähigen Materialien zählen unter anderem Gele, Schäume und Pasten.
Zur einfachen Montage der Lampe kann an eine Öffnung der Montageaussparung ein Isolationsteil, insbesondere aus Kunststoff, ggf. aber auch Keramik usw., anschließen, wobei das Isolationsteil zumindest teilweise von einem Anschlusssockel abgedeckt ist. Die Kühlkörperteile sind dabei mittels des I- solationsteils und / oder des Anschlusssockels verbunden, z. B. über eine Steck- oder Schnappvorrichtung. Dadurch kann zum Zusammenbau des Kühlkörpers dieser zunächst oben im Bereich der Halbleiterbauelemente mittels der Verbindungs (gegen) ele- mente zumindest teilweise zusammengefügt und dann unten im Bereich der Öffnung der Montageaussparung endgültig zusammengefügt und fixiert werden.
Ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Lampe kann beispielsweise mindestens die folgenden Schritte aufweisen: zumindest teilweises Einbringen der Ansteuerungselek- tronik in die Aussparung; zumindest teilweises Ausfüllen der Aussparung mit mindes- tens einem fließfähigen thermischen Übergangsmaterial;
Fixieren mindestens einer Leuchtdiode am Kühlkörper.
Der Schritt des Einbringens der Ansteuerungselektronik in die Aussparung kann den Schritt eines Einbringens der Ansteue- rungselektronik in einen Aussparungsteil eines Kühlkörperteils umfassen. Durch das Einbringen in diesen 'offenliegenden' Aussparungsteil wird eine besonders einfache Herstellung und geometrisch flexible Ausgestaltung ermöglicht. So braucht beispielsweise die Ansteuerungselektronik nicht in die Aussparung eingeschoben zu werden, sondern kann seitlich durch die offene Seite eingesetzt werden.
Dem Schritt des Einbringens der Ansteuerungselektronik kann ein Schritt eines Anbringens eines nicht-fließfähigen (festen) thermischen Übergangsmaterials, insbesondere einer TIM- Matte, an mindestens einem Bauelement der Ansteuerungselek- tronik vorangehen. Das Anbringen geschieht vorzugsweise an einem Bereich des Bauelements, der zur Positionierung gegenüber einer dazu planparallelen Fläche der Montageaussparung vorgesehen ist, also vorzugsweise einen schmalen Spalt zwischen der Ansteuerungselektronik und dem Kühlkörperteil ther- misch überbrücken soll. Das Anbringen kann beispielsweise mittels Auflegens oder Klebens des festen TIM-Materials durchgeführt werden.
In einem folgenden Schritt können die einzelnen Kühlkörper- teile zum gesamten Kühlkörper zusammengefügt werden.
Die Aussparung des gesamten zusammengefügten Kühlkörpers kann mit mindestens einem oder einem weiteren thermischen Übergangsmaterial ausgefüllt werden, insbesondere einem fließfä- higen TIM-Material .
Auf diese Weise lässt sich eine verbesserte Luftverdrängung beim Einbringen des TIM-Materials bzw. der TIM-Materialien realisieren .
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig. 1 zeigt in Schrägansicht als Explosionszeichnung eine konstruktive Ausführung einer LED-Lampe mit einem Kühlkörper, der aus zwei Kühlkörperteilen zusammengesetzt ist;
Fig. 2 zeigt als Schrägansicht ein Kühlkörperteil des Kühl- körpers aus Fig. 1 gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 3 zeigt als Schrägansicht ein Kühlkörperteil des Kühlkörpers aus Fig. 1 gemäß einer zweiten Ausführungs- form;
Fig. 4 zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht den Kühlkörper aus Fig. 2 in höherer Detaillierung;
Fig. 5 zeigt in Seitenansicht eine weitere LED-Lampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 1 zeigt in Schrägansicht als Explosionszeichnung eine konstruktive Ausführung einer LED-Lampe 1 mit einem Kühlkör- per 2. Der Kühlkörper 2 ist aus zwei identischen Kühlkörperteilen 3,4 zusammengesetzt, welche eine vertikale Verbindungsebene aufweisen, wobei die Verbindungsebene eine Längsachse L des Kühlkörpers 2 umfasst. In anderen Worten ist der Kühlkörper 2 vertikal in die zwei Kühlkörperteile 3,4 unter- teilt. Auf einer Oberseite 5 (bezüglich der z-Richtung) des Kühlkörpers 2 ist ein LED-Modul 6 aufgesetzt, von dem in dieser Darstellung eine LED-Platine 7 sichtbar ist. Auf der LED- Platine 7 sind an der dem Kühlkörper 2 abgewandten Seite ein oder mehrere Hochleistungsleuchtdioden montiert, und zwar in Form von weißen LED-Chips, die auf einem Submount befestigt sind. Die Hauptabstrahlrichtung der Leuchtdioden liegt somit entlang der Längsachse L. Die LED-Lampe 1 und insbesondere der Kühlkörper 2 sind im Wesentlichen winkelsymmetrisch um die Längsachse L aufgebildet. In einer - auf die Kühlkörper- teile 3,4 verteilte - Montageaussparung 8, welche an der Unterseite 9 des Kühlkörpers offen ist, ist eine Ansteuerungs- elektronik 10 eingesetzt, welche eine Platine 11 und darauf angebracht elektronische Bauelemente 12 wie einen Trafo, Leistungstransistoren usw. aufweist. Bei zusammengesetztem Kühlkörper 2 ist die Ansteuerungselektronik 10 vollständig in der Montageaussparung 8 aufgenommen.
Das LED-Modul 6 wird mittels einer lichtdurchlässigen Schutzabdeckung 13 abgedeckt, welche an der Oberseite 5 in einer entsprechenden Führungsaufnahme des Kühlkörpers 2 aufsitzt und befestigt ist. An der Unterseite 9 des Kühlkörpers 2 wird ein breiterer Abschnitt 14 eines Isolationsteils 15 aus Kunststoff in die Montageaussparung 8 eingesetzt. Ein Lampensockel 16 zur Stromversorgung wird einem schmaleren Abschnitt 17 des Isolationsteils 15 übergezogen. Der Lampensockel 16 ist als Standardsockel (z. B. E12, E14, E26, E27, GUlO usw.) ausgeführt, so dass die LED-Lampe als Ersatz für z.B. Glühlampen direkt eingesetzt werden kann (auch „Retrofit" genannt) . Die äußere Form (z. B. umfassend eine Rotationssymmetrie um die Längsachse) und das Erscheinungsbild ist an eine herkömmliche Glühlampe angelehnt und genügt deren Anforde- rungen. Die LED-Lampe 1 kann also ohne weiteres als Ersatz für eine herkömmliche Glühlampe verwendet werden ("Retrofit") .
Fig. 2 zeigt als Schrägansicht ein Kühlkörperteil 3 oder 4 gemäß einer ersten Ausführungsform mit Blick auf seine offene Seite, welche mit dem jeweils anderen Kühlkörperteil 4 oder 3 zusammenzufügen ist. Das Kühlkörperteil 3,4 weist einen Kühlkörperkern 18 auf, in den die Aussparung 8 eingebracht ist und der an seiner Außenseite radial (in r-Richtung) abstehen- de und vertikal (in z-Richtung) ausgerichtete Kühlrippen 19 aufweist. Die Aussparung 8 und die Kühlrippen 19 sind somit gleichmäßig auf die beiden Kühlkörperteile 3,4 verteilt. Die Kühlrippen 19 sind um die Längsachse 19 winkelsymmetrisch angeordnet. Die Aussparung 8 weist an ihrer Unterseite 9 eine Öffnung 20 auf. Der Kühlkörperkern 18 ist in Form einer Aluminiumwand 21 mit einer umlaufenden Seitenwand 23 und einer oberen Deckwand 24 ausgestaltet, wobei eine innere Wandfläche 22 die Aussparung 8 begrenzt. Die Außenseite der Deckwand 24 dient als Befestigungsfläche 25 zum flächigen Aufbringen des LED-Moduls; die Befestigungsfläche 25 ist somit zum effektiven Wärmeübertrag vom LED-Modul auf den Kühlkörper 6 eben- falls auf die beiden Kühlkörperteile 3,4 verteilt. Am oberen Bereich an der oberen Deckwand 24 weist die Aussparung 8 eine Ausweitung 26 auf, um eine geringe Wandstärke zu erreichen. Dieses Kühlkörperteil 3,4 ist aufgrund des lediglich wandähnlich aufgebauten Kühlkörperkerns 18 und folglich der großen Montageaussparung 8 besonders leicht und kann einen besonders großen Raum zur einfachen Aufnahme auf einer komplexer gestalteten Ansteuerungselektronik bereitstellen.
Fig. 3 zeigt als Schrägansicht ein Kühlkörperteil 27,28 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Hierbei ist eine Kontur einer oberen Aufweitung 29 nicht mehr geradlinig, sondern weist zur einfacheren Herstellung nach außen gekrümmte Seiten auf. Dadurch ist die Wandstärke des Kühlkörperkern 30 dort nicht mehr einheitlich. In der Fig. 2 nicht dargestellt, aber hier eingezeichnet sind eine Hälfte einer Kabeldurchführung 31 zur Durchführung einer elektrischen Verbindungsleitung zwischen dem LED-Modul und der Ansteuerelektronik und ein Schlitz 32 in einer Seitenwand 23 der Aussparung 8 zum Fixieren der Platine der Ansteuerelektronik.
In den Kühlkörperteilen 3,4 nach Fig. 2 und 27,28 nach Fig. 4 können ein oder mehrere Rücksprünge (ohne Abb.) in der Seitenwand 23 vorhanden sein, um elektronische Bauelemente der Ansteuerungselektronik aufzunehmen, insbesondere großvolumige Bauelemente, speziell einen Transformator.
Fig. 4 zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht den Kühlkörper 3,4 aus Fig. 2 in höherer Detaillierung. In der Aufnahme 8 ist eine beidseitig bestückte Ansteuerungs- elektronik 10 vollständig eingebracht. Die Seitenwand 23 weist plane Oberflächenbereiche 33 auf, die zu einer benachbarten planen Oberfläche 34 eines elektronischen Bauelements 12 der Ansteuerungselektronik 10 passen. Genauer gesagt liegt ein Oberflächenbereich 33 der Wand 21 planparallel zu der zugeordneten Oberfläche 34 des eng benachbarten elektronischen Bauelements 12. Dadurch kann ein sehr geringer, kon- stanter Abstand d zwischen der Ansteuerungselektronik 10 bzw. einem elektronischen Bauelement 12 und dem Kühlkörperteil 3,4 erreicht werden. Jedoch brauchen nicht alle elektronischen Bauelemente nahe am Kühlkörper 2 oder am Kühlkörperteil 3,4 positioniert zu sein, sondern es mögen nur kri- tische, z. B. die besonders überhitzungsgefährdete, Bauteile 35 so angeordnet zu sein. Für andere (insbesondere nichtkritische) Bauelemente 36, wie z. B. temperaturunempfindliche Widerstände, mögen dagegen größere Abstände vorgesehen sein. Zur Realisierung des kleinen Abstands d für alle kritischen Bauelemente 35 weist die Aussparung 8 nun nicht mehr glatte Seitenwände 23 auf, sondern weist auch nach Innen ragende Vorsprünge 37 auf, welche mit einer jeweiligen planen Oberfläche 33 in Richtung einer zugeordneten planen Oberfläche 34 eines elektronischen Bauelements 35 ra- gen und so einen geringen Abstand d auch bei unterschiedlich hohen Bauelementen 35 erreichen. Vorzugsweise beträgt der Abstand weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm.
Zur besseren Wärmeübertragung von der Ansteuerungselektronik 10 zum Kühlkörper 2 ist der Raum dazwischen möglichst vollständig mit mindestens einem wärmeleitfähigen Material 38,39 ausgefüllt. Alternativ mögen beispielsweise nur die kritischen Bauteile 35 thermisch über ein wärmeleitfähiges Material 38 an den Kühlkörper 2 angelenkt sein. Hier wird der je- weilige Abstand d zwischen den kritischen Bauelementen 35 und der Wand 21,23 mittels Einfügens einer Wärmeleitmatte 38 mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 5 W/(m-K) thermisch überbrückt, z. B. mittels Fuj ipoly-Wärmeleitmatten Sarcon Typ GR-m oder XR-e mit 6 bzw. 11 W/(m-K) oder Berquist Gap Päd 5000S35 mit 5 W/(m-K) . Hingegen kann für den restlichen Raum eine einfach einfüllbare, insbesondere fließfähige Vergussmasse 39 mit einem geringeren Wärmeleitfähigkeitskoeffizien- ten verwendet werden, z. B. eine Vergussmasse Berquist Gap Filier 3500S3 von fließfähiger, insbesondere pastig/geliger, Konsistenz mit 3, 6 W/ (m-K) .
Bei Kenntnis des Bestückungslayouts der Ansteuerungselektro- nik 10 kann somit der Kühlkörper 2 auf einfache Weise an die Lage und Geometrie der besonders zu kühlenden elektronischen Bauelemente 35 angepasst werden. Dadurch kann eine optimale Kühlung der Ansteuerungselektronik 10 bei gleichzeitig kom- pakter Bauweise und einfacher Herstellbarkeit erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann beim Platinendesign der Ansteuerungselektronik 10 soweit möglich die Anordnung der kritischen elektronischen Bauteile 35 auf die realisierbare Aussparung 8 abgestimmt werden. Beim Design von Aussparung 8 und Ansteuerungselektronik 10 braucht nicht darauf geachtet zu werden, ob sich die Ansteuerungselektronik 10 in die Aussparung 8 einschieben lässt. Zum Einsatz des Isolationsteils 15 in die Aussparung 8 weit diese eine Erweiterung 40 an ihrer Öffnung auf.
Auf der Befestigungsfläche 25 an der Außenseite der Deckwand 24 ist das LED-Modul 6 aufgesetzt, das eine Hochleistungs-LED 41 aufweist, welche auf der Platine 7 befestigt ist.
Fig. 5 zeigt in Seitenansicht eine weitere LED-Lampe 42 gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der nun die Seitenwand 43 mit den Kühlrippen 19 nach vorne über die LED- Befestigungsfläche vorgezogen ist. Die LED-Lampe 42 weist 5 LEDs 41 auf, welche jeweils einen nach vorne gerichteten Re- flektor 44 zur Erhöhung der Lichtstärke aufweisen.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So ist die Erfindung auch auf LED-Lampen mit einer oder mehreren Niedrigleistungs-LEDs anwendbar, oder auch auf Lampen mit anderen Arten von Lichtquellen, wie Laserdioden oder Kompaktleuchtstoffröhren .
Die LED-Lampe kann eine oder mehrere Leuchtdioden aufweisen. Diese können als Einzeldiode (n) und / oder als LED-Modul (e) vorliegen, wobei ein LED-Modul (e) mit mehreren LED-Chips auf einem gemeinsamen Submount bestückt ist. Die Leuchtdioden können einfarbig oder verschiedenfarbig leuchten. Die Leuchtdioden können insbesondere jeweils weiß leuchten oder ver- schiedenfarbig leuchten und ein weißes Mischlicht ergeben. Verschiedenfarbig leuchtende Leuchtdioden können insbesondere als RGB-, RGBA-, RGBW-, RGBAW- usw. Kombination vorliegen, wobei eine Leuchtstärke einer Farbe auch durch ein Vorsehen einer bestimmten Zahl an Leuchtdioden dieser Farbe einge- stellt werden kann. Die Einzel-Leuchtdioden und / oder die Module können mit geeigneten Optiken zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. Fresnel-Linsen, Kollimatoren, und so weiter. Statt oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch or- ganische LEDs (OLEDs) einsetzbar. Auch können z. B. Diodenlaser verwendet werden.
Bezugs zeichenliste
1 LED-Lampe
2 Kühlkörper 3 Kühlkörperteil
4 Kühlkörperteil
5 Oberseite des Kühlkörpers
6 LED-Modul
7 LED-Platine 8 Montageaussparung
9 Unterseite des Kühlkörpers
10 Ansteuerungselektronik
11 Platine der Ansteuerungselektronik
12 elektronisches Bauelement der Ansteuerungselektronik 13 Schutzabdeckung
14 breiterer Abschnitt des Isolationsteils
15 Isolationsteil
16 Lampensockel
17 schmalerer Abschnitt des Isolationsteils 18 Kühlkörperkern
19 Kühlrippe
20 Öffnung der Montageaussparung
21 Wand des Kühlkörperkerns
22 innere Wandfläche 23 umlaufende Seitenwand
24 oberen Deckwand
25 Befestigungsfläche
26 Ausweitung der Aussparung
27 Kühlkörperteil 28 Kühlkörperteil
29 Aufweitung
30 Kühlkörperkern
31 Kabeldurchführung
32 Schlitz 33 plane Oberflächenbereiche einer Seitenwand
34 plane Oberfläche eines elektronischen Bauelements
35 kritisches elektronisches Bauteil unkritisches elektronisches Bauteil Vorsprung erstes wärmeleitfähiges Material zweites wärmeleitfähiges Material Erweiterung der Aussparung LED LED-Lampe Seitenwand Reflektor

Claims

Patentansprüche
1. Kühlkörper (2;27,28) für mindestens ein Halbleiterleuchtelement (41), insbesondere LED, mit einer Montageausspa- rung (8) zum zumindest teilweisen Aufnahme einer Ansteue- rungselektronik (10), wobei der Kühlkörper (2;27,28) aus mehreren Kühlkörperteilen (3,4;27,28) zusammengesetzt ist, wobei die Kühlkörperteile (3,4;27,28) jeweils einen Teil einer Wand (21) der Montageaussparung (8) aufweisen.
2. Kühlkörper (2;27,28) nach Anspruch 1, bei dem jeder der Kühlkörperteile (3,4;27,28) eine im Wesentlichen gleiche Grundform, insbesondere identische Form, aufweist.
3. Kühlkörper (2;27,28) nach Anspruch 1 oder 2, der aus zwei Kühlkörperteilen (3,4;27,28) zusammengesetzt ist.
4. Kühlkörper (2;27,28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Verbindungsebene zweier Kühlkörper- teile (3,4;27,28) parallel zu oder auf einer Symmetrieachse, insbesondere Längsachse (L), des Kühlkörpers (2;27,28) liegt.
5. Kühlkörper (2;27,28) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, bei dem die Aussparung (8) mindestens ein Fixiermittel (32) zur Fixierung der Ansteuerungselektronik
(10) aufweist.
6. Kühlkörper (2;27,28) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, bei dem die Wand (21) der Montageaussparung (8) zumindest einen Rücksprung zur Aufnahme eines elektronischen Bauelements der Ansteuerungselektronik (10), insbesondere eines Transformators, aufweist.
7. Kühlkörper (2;27,28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwei zusammenzufügende Kühlkörperteile (3,4;27,28) passende Verbindungselemente und Verbindungsgegenelemente aufweisen.
8. Kühlkörper (2;27,28) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, aufweisend mindestens eine Kabeldurchführung
(31) zwischen der Montageaussparung (8) und einer davon durch eine obere Deckwand (24) getrennten Befestigungsfläche (25) zum Aufbringen des mindestens einen Halbleiterleuchtelements (41), wobei die Kabeldurchführung (31) auf die Kühlkörperteile (3,4;27,28) aufgeteilt ist.
9. Kühlkörper (2;27,28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Befestigungsfläche (25) zum Aufbringen des mindestens einen Halbleiterleuchtelements (41) auf die Kühlkörperteile (3,4;27,28) aufgeteilt ist.
10. Lampe (1;42), insbesondere LED-Retrofit-Lampe, mit einem Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens eine Ansteuerungselektronik mindestens teilweise in der Montageaussparung aufgenommen ist.
11. Lampe (1;42) nach Anspruch 10, bei dem die Form der Montageaussparung (8) und die Form der Ansteuerungselektronik (10) so aufeinander abgestimmt sind, dass zumindest ein Wandbereich (33) der Montageaussparung (8) planparallel zu einer gegenüberliegenden Oberfläche (34) des e- lektronischen Bauteils (35) ausgeformt ist.
12. Lampe (1;42) nach Anspruch 11, bei dem zumindest ein Wandbereich (33) der Montageaussparung (8), welcher planparallel zu einer gegenüberliegenden Oberfläche (34) des elektronischen Bauteils (35) ausgeformt ist, einen Teil eines Vorsprungs (37) oder eines Rücksprungs der Montageaussparung (8) darstellt.
13. Lampe (1;42) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der zwischen mindestens einem elektronischen Bauteil (12,35,36) der Ansteuerungselektronik (10) und dem Kühlkörper (2;27,28) ein thermisches Übergangsmaterial (38,39) eingebracht ist, insbesondere in Form einer Wärmeleitmatte (38) .
14. Lampe (1;42) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei an eine Öffnung (20) der Montageaussparung (8) ein Isolationsteil (15), insbesondere aus Kunststoff, anschließt und das Isolationsteil (15) zumindest teilweise von einem Lampensockel (16) abgedeckt ist, wobei die Kühlkörperteile (3,4;27,28) mittels des Isolationsteils (15) und / o- der des Anschlusssockels (16) verbunden sind.
EP10723090A 2009-06-15 2010-05-26 Kühlkörper für halbleiterleuchtelemente Withdrawn EP2443389A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009024904A DE102009024904A1 (de) 2009-06-15 2009-06-15 Kühlkörper für Halbleiterleuchtelemente
PCT/EP2010/057254 WO2010145926A1 (de) 2009-06-15 2010-05-26 Kühlkörper für halbleiterleuchtelemente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2443389A1 true EP2443389A1 (de) 2012-04-25

Family

ID=42562723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10723090A Withdrawn EP2443389A1 (de) 2009-06-15 2010-05-26 Kühlkörper für halbleiterleuchtelemente

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8581478B2 (de)
EP (1) EP2443389A1 (de)
CN (1) CN102460007A (de)
DE (1) DE102009024904A1 (de)
WO (1) WO2010145926A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011086789A1 (de) * 2011-11-22 2013-05-23 Osram Gmbh Kühlkörper für Halbleiterleuchtvorrichtung mit Kunststoffteilen
CN104421707A (zh) * 2013-09-10 2015-03-18 比亚迪股份有限公司 用于led灯的散热器及具有其的灯具
DE202014101310U1 (de) * 2014-03-21 2015-08-06 Zumtobel Lighting Gmbh LED-Modul zur Halterung an einem flächigen Trägerelement, sowie Trägerelement-Anordnung mit einem solchen LED-Modul

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69936375T2 (de) 1998-09-17 2008-02-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led-leuchte
US7093958B2 (en) 2002-04-09 2006-08-22 Osram Sylvania Inc. LED light source assembly
US7758223B2 (en) * 2005-04-08 2010-07-20 Toshiba Lighting & Technology Corporation Lamp having outer shell to radiate heat of light source
CN100559073C (zh) 2005-04-08 2009-11-11 东芝照明技术株式会社 灯
US9412926B2 (en) * 2005-06-10 2016-08-09 Cree, Inc. High power solid-state lamp
US20080175003A1 (en) * 2007-01-22 2008-07-24 Cheng Home Electronics Co., Ltd. Led sunken lamp
DE202007008258U1 (de) * 2007-04-30 2007-10-31 Lumitech Produktion Und Entwicklung Gmbh LED-Leuchtmittel
CN202040773U (zh) * 2007-07-20 2011-11-16 奥斯兰姆有限公司 照明装置
CN201110496Y (zh) * 2007-12-04 2008-09-03 讯凯国际股份有限公司 具有导热构造的灯罩
DE202008006321U1 (de) * 2008-05-08 2008-07-31 Unity Opto Technology Co., Ltd., San Chung City Verstellbares Lampengerät

Also Published As

Publication number Publication date
US8581478B2 (en) 2013-11-12
US20120086320A1 (en) 2012-04-12
CN102460007A (zh) 2012-05-16
DE102009024904A1 (de) 2010-12-16
WO2010145926A1 (de) 2010-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2499420B1 (de) Leuchtvorrichtung
EP2188566B1 (de) Led-lampe
WO2011124469A1 (de) Halbleiterlampe
EP2198196B1 (de) Lampe
EP2396590B1 (de) Leuchtvorrichtung
DE102008016458A1 (de) Leiterplatte
EP2443390B1 (de) Kühlkörper für halbleiterleuchtelemente
DE102008039364A1 (de) Halbleiter-Leuchtvorrichtung
DE102013216961B4 (de) Zusammenbau einer Halbleiterlampe aus separat hergestellten Bauteilen
DE102012207608A1 (de) Halbleiter-retrofitlampe mit zweiseitig angeordneten anschlusselementen
WO2011012437A1 (de) Leuchtvorrichtung und verfahren zum herstellen einer leuchtvorrichtung
DE112011101515T5 (de) Lampe und Beleuchtungsvorrichtung
EP2507548B1 (de) Retrofit led-lampe
DE112011103188B4 (de) Einrichtung zur Wärmeisolation für eine LED-Lampe, LED Lampe damit und Herstellungsverfahren dafür sowie Modulare LED Lampe
DE102010003680A1 (de) Halbleiterlampe
WO2011012444A1 (de) Leuchtvorrichtung und verfahren zum montieren einer leuchtvorrichtung
EP2443389A1 (de) Kühlkörper für halbleiterleuchtelemente
WO2010133631A1 (de) Kühlkörper für eine leuchtvorrichtung
DE102017109836B4 (de) Leuchtmittel mit Kühlkörper
DE102012215934A1 (de) Lichtsystem
DE102012211143A1 (de) Träger für elektrisches bauelement mit wärmeleitkörper
WO2012041734A2 (de) Modul für eine beleuchtungseinrichtung und beleuchtungseinrichtung
WO2011064180A1 (de) Led-lampe mit stiftsockel für halogenlampen ('bipin')
DE202017104975U1 (de) LED-Beleuchtungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20111118

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: OSRAM GMBH

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: OSRAM GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20151201