SE545963C2 - Kylfläns och en belysningsarmatur - Google Patents

Abstract

Uppfinningen hänför sig till en kylfläns (1) framställd till profilform av metall genom extrudering och innefattande ett flertal genom skiving bildade kylfenor (2), en bas (3) med en första och en andra sida (4, 5), varvid kylfenorna är placerade på den första sidan (4), och att en halvledaranordning (6) är monterad på den andra sidan (5), en i basen (3) anordnad kanal (8:1, 8:2) som tillåter ett medium att strömma mellan den första och den andra sidan av basen. Enligt uppfinningen definieras basens (3) utbredning i dess breddriktning av ett flertal parallellt löpande och på inbördes avstånd förlagda profilelement (10:1, 10:2, 10:3) som mellan sig avgränsar åtminstone en mediumgenomsläpplig kanal (8:1, 8:2) varvid kylfenorna (2) bildar ett profilelementen förenande liv. 14. Uppfinningen hänför sig också till en belysningsarmatur (20).

Description

Uppfinningen hänför sig till en kylfläns för bortledning av värme som alstras av halvledare som exempelvis lysdioder LED:s, mikroprocessorer CPU:s eller liknande elektroniska anordningar enligt ingressen till patentkravet 1. Uppfinningen hänför sig även till en belysningsarmatur avsedd att direkt eller indirekt anbringas mot ett innertak i en byggnad enligt patentkravet 12 BAKGRUND Kylflänsar är komponenter som är utformade att överföra energi från en enhet som genererar värme, t.ex. halvledarenheter, inklusive ljusdioder ("lysdioder"), centrala processorenheter ("CPU"), grafikprocessorer ("GPU"), och andra elektroniska enheter. Normalt används den omgivande atmosfären för värmeväxling med kylflänsen. Kända är också kylflänsar som använder en vätska eller gas för att underlätta värmeväxling till den omgivande miljön.

För belysningstillämpningar är lysdioder eller s.k. LED:s särskilt energieffektiva och tenderar att ha en lång livslängd. Lysdioder kan användas i många olika grundläggande belysningsstrukturer för att ersätta konventionell neon- eller fluorescerande belysning. Mer specifikt kan LED - belysningsenheter användas som gatubelysning, bilstrålkastare eller bakljus, trafik- och/eller järnvägssignaler, reklamskyltar etc. Ett annat användningsområde är belysningsarmaturer som erbjuder artificiell belysning i växthus för olika typer av odlingar. Gemensamt för dessa enheter är att de kan utsättas för naturliga miljöförhållanden med höga omgivningstemperaturer, särskilt under dagtid i varmare klimat och på sommaren. När kylflänsen kombineras med den självgenererade värmen från lysdioderna i enheten kan den resulterande temperaturen i enheten försämra LED-prestandan. Därför finns det ett behov av kylflänsar som på ett effektivt sätt möjliggör värmebortledning från LED:s och liknande halvledarkomponenter. Vid ovan angivna typ av LED- belysningar används vanligen s.k. LED PCBs (Printed Circuit Board), dvs. halvledarelement som i princip består av ett kluster av lysdioder som packats samman på ett kretskort. I det följande benämns denna typ av halvledarelement för belysningsändamål, LED- PCBs.

Så kallad ”skiving” är en tillverkningsmetod som innebär att väsentligen tunna kylfenor hyvlas ut från ett vanligen genom extrudering framställt block av metall med god värmeledning. Fenorna hyvlas medelst ett speciellt bladverktyg och vinklas ut från en kvarvarande bas hos metallblocket. Eftersom både fenor och bas är formade i ett stycke erhålls en kylfläns med mycket god värmavledningsförmåga och hög termisk prestanda. Kylfenorna 2 är formerade i block-skivmönster på basdelen 3 och kan uppvisa en tjocklek på mellan 50um till 2 mm.Extrudering innebär att material trycks genom ett munstycke, en så kallad matris. Matrisens utformning bestämmer hur profilens form blir. Föremål som extruderas är normalt långsträckta och har samma genomskärningsyta utefter hela längden.

Allmänt gäller att ökad ytarea hos kylflänsen erbjuder förbättrad komponentkylning, men bara under förutsättning att stillastående gränsskikt hos det kylande mediet kan undvikas och angränsande kylfenor inte hindrar ett genompasserande luft- eller mediumflöde.

Från US 2015/0098222 A1 är känd en kylfläns innefattande ett flertal genom skiving bildade kylfenor, en basdel med en första och en andra sida, varvid skivade kylfenor är placerade på den första sidan. På den andra sidan är en halvledaranordning monterad. För effektiv värmebortledning innefattar basdelen åtminstone en kanal_som erbjuder ett gasflöde mellan den första sidan och den andra sidan. Även om denna kända kylfläns har visat sig vara väl fungerande finns det alltid en strävan efter att ytterligare förbättra och effektivisera värmebortledning och design hos denna typ av kylflänsar. SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med denna uppfinning är således att åstadkomma en ny kylfläns som uppvisar förbättrade värmebortledande egenskaper. Framförallt eftersträvas möjligheten att åstadkomma en kylfläns vars mot omgivningen exponerade avkylande yta via kylfenorna kan ökas samtidigt som kylflänsens yttre dimensioner och mått kan bibehållas eller reduceras i jämförelse med hittills kända kylflänsar. Eftersträvansvärt är alltså att åstadkomma en ny typ av kompakt och effektiv kylfläns. Detta första syfte med uppfinningen löses genom en kylfläns som uppvisar de särdrag och kännetecken som anges i patentkravet Ett andra syfte med uppfinningen är att åstadkomma en belysningsarmatur avsedd att direkt eller indirekt anbringas mot ett innertak i en byggnad och en armatur som kan erbjuda belysning för olika typer av ändamål, inte minst artificiella belysningar i växthus för olika typer av odlingar som gör det möjligt för LEDs att klara uppträdande varma klimat i växthus. Detta andra syfte med uppfinningen löses genom en belysningsarmatur som uppvisar de särdrag och kännetecken som anges i patentkravet lnsikten som ligger till grund för uppfinningen är att förbättrade värmebortledande egenskaper och ökad gas- eller mediumflöde genom kylflänsen skulle kunna erhållas om basen skulle kunna tillordnas en konstruktionsmässigt ”öppen struktur” med en strukturell uppbyggnad, vid vilken basens utbredning i dess breddriktning definieras av ett flertal parallellt löpande och på inbördes avstånd förlagda profilelement som mellan sig avgränsar åtminstone en mediumgenomsläppligkanal varvid kylfenorna bildar ett profilelementen sammanhållande liv. En sådan kanal har bland annat fördelen att den kan löpa utefter kylflänsens hela längd. FIGURBESKRIVNING I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka; Fig. 1 visar en perspektivvy snett uppifrån av en kylfläns med en mediumgenomsläpplig öppen basstruktur där kylfenorna bildar ett sammanhållande överbryggande liv hos basdelen enligt uppfinningen, Fig. 2A visar en sidovy rakt framifrån av kylflänsen ifig. 1, Fig. 2B visar en vy underifrån av kylflänsen i fig. 1, Fig. 3 visar i perspektivvy snett underifrån en alternativ utföringsform av uppfinningen i form av en belysningsarmatur vid vilken en kylfläns med öppen basstruktur enligt uppfinningen är utrustad med en kylflänsen omslutande bygelkonstruktion och ett antal på kylflänsens undersida monterade LED-PCBs, Fig. 4 visar en perspektivvy underifrån av belysningsarmaturen i fig. 3, Fig. 5 visar en perspektivvy snett underifrån av ett utskuret parti av en kylfläns enligt uppfinningen, utrustad med ett flertal genom profilering framställs underskurna spår avsedda för monterbar samverkan med en bygelkonstruktion som ingår i det utförande av uppfinningen som visas i fig. 3. BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Fig. 1 visar en perspektivvy av en kylfläns 1 som erbjuder ett gasflöde genom kylflänsen och kan bilda del av en belysningsarmatur 20 enligt uppfinningen.

Med hänvisning även till fig. 2A och 2B är kylflänsen 1 framställd till profilform av metall genom extrudering och innefattande ett flertal genom skiving bildade kylfenor 2, en bas 3 med en första sida 4 och en andra sida 5, varvid kylfenorna 2 är placerade på den första sidan. Kylflänsen 1 kan lämpligen vara tillverkad genom extrudering av aluminium, koppar eller liknande extruderbart material med god värmeledningsförmåga.

En halvledaranordning 6 bestående av en serie LED-PCBs är monterad på den andra sidan 5. En första och en andra i basen 3 anordnad kanal 8:1, 8:2 tillåter ett medium såsom ett gasformigt medium i form luft i den omgivande atmosfären att strömma mellan den första 4 och den andrasidan 5 av basen 3. Nämnda första och andra kanal 8:1, 8:2 löper på inbördes avstånd och parallellt med varandra längs hela kylflänsens 1 längd.

Den första och andra kanalen 8:1, 8:2 bildar således anslutningar mellan nämnda sidor 4, 5 hos basen 3 för att tillåta ett gasflöde 12 genom basen, från den andra sida 5 på vilken halvledaranordningarna 6 är monterade till den första sidan 4 av basen som är försedd med kylfenor 2. Det härvid erhållna massiva gasflödet 12 genom de areamässigt förhållandevis mycket stora kanalerna 8:1, 8:2 (kylkanalerna) och vidare genom det mellanrum som avgränsas mellan angränsande kylfenor 2 medger en mycket god värmeavledning hos den föreliggande kylflänsen I enlighet med uppfinningen har basen 3 konfigurerats med en öppen struktur som gör det möjligt att arrangera nämnda långsträckta och parallellt löpande första och andra kanal 8:1, 8:2 som erbjuder relativt stor genomströmningsarea och därmed ett högt mediumflöde.

Som bäst framgår av fig. 2A och 2b definieras basens 3 utbredning i dess breddriktning av ett flertal (tre) parallellt löpande och på inbördes avstånd förlagda profilelement 10:1, 10:2, 10:3 som mellan sig avgränsar nämnda parallella kanaler 8:1, 8:2. Enligt uppfinningen bildar kylfenornas 2, mot basen 3 vända ändkantparti, ett sammanhållande liv för profilelementen 10:1, 10:2, 10:3 och vilket liv dels överbryggar avståndet mellan profilelementen, dels förenar dessa inbördes.

Det bör underförstås att i enlighet med uppfinningen i en alternativ utföringsform (ej visad), skulle basen 3 enbart kunna omfatta två profilelement som mellan sig avgränsar en enda mediumgenomsläpplig kanal.

Som framgår av fig. 2A är basens 3 centrala profilelement 10:2, i breddriktningen betraktat, bredare än de övriga två yttre profilelementen 10:1, 10:3. Halvledaranordningen 6 är monterad på en undersida av det centrala bredare profilelementet 10:2. För att erhålla en diskret och skyddad montering är det bredare profilelementet 1022 tillordnat ett U-formigt tvärsnitt för att härigenom bilda en slags bärskena för halvledaranordningen 6 med en från kylfenorna 2 vänd öppen kanal 7 i vilken nämnda halvledaranordning 6 kan monteras på ett försänkt sätt, vilket illustreras i fig. 2B. Ånyo med hänvisning till fig. 1 och 2B framgår hur de skivade kylfenorna 2 är konfigurerade att vara väsentligen vinkelräta och således tvärställda mot basens 3 längdaxel hos kylflänsen Med hänvisning till fig. 2A och fig. 5 framgår vidare att vart och ett av de båda yttre smalare profilelementen 10:1, 10:3 som volymmässiga element betraktade uppvisar en parallellepipedisk form med en rektangulär tvärsnittprofil vars höjd överstiger profilelements bredd och att detcentrala bredare profilelementet 1022 är placerat mellan de båda yttre smalare profilelementen 1021, 1023 på så sätt att nämnda par av parallella utefter kylflänsens 1 hela längd löpande kanaler 821, 822 (kylkanaler) avgränsas mellan nämnda respektive profilelement.

Med hänvisning till utförandet i fig. 5 kan kylfenorna 2 uppvisa en fyrsidig huvudyta som i såväl höjd- som breddriktning avgränsas av parallella sidor 2a, 2b, 2c, 2d. I fig. 2A framgår ett alternativt föredraget utförande i vilket kylfenorna 2 i breddriktningen avgränsas av sidor 2a, 2b som lutar inåt på så sätt att kylfenorna 2 är smalare i sin fria ände än i sin mot basen 3 vända ände.

Som visas i detaljförstoring i utförandet fig. 5 men även antyds i utförandet i fig. 2A kan basen 3 vara tillordnad ett eller ett flertal genom profilering framställa underskurna spår 13 som vart och ett avsett att bilda en ingreppsdel för ett fästorgan 14 såsom ett skruvorgan eller liknande. Nämnda underskurna spår 13 är med fördel anordnade i åtminstone vart och ett av de smalare yttre profilelementen 1021, 1023 hos kylflänsen I ett alternativt utförande av uppfinningen som visas i fig. 3 och fig. 4 kan den ovan beskrivna uppfinningsenliga kylflänsen 1 bilda del av en belysningsarmatur 20 vilken är avsedd att direkt eller indirekt via upphängningsorgan 24 anbringas mot ett innertak 25 i en byggnad för att medelst halvledare 6 i form av LED-PCBs avge ett nedåtriktat ljus.

Som ett icke begränsande exempel skulle en sådan belysningsarmatur 20 kunna användas för att skapa artificiell belysning i ett varmväxthus för odling av särskilt grönsaker trots de mycket höga temperaturer som sådana växthus kan uppvisa, särskilt vid taknivå.

Belysningsarmaturen 20 innefattar en allmänt med 21 betecknad bygelkonstruktion vilken är anordnad att stödjande omsluta ett flertal sidokantpartier hos kylflänsen enligt uppfinningen för att på så sätt skydda den kylflänsen 1 med dess öppna baskonstruktion 3 mot stötar och slag. Kombinationen av kylfläns och bygelkonstruktion innebär en rad produktionsmässiga fördelar. Bland annat att kylflänsen kan tillverkas på ett väsentligen kostnadseffektivt sätt i förhållande till storleken med liten materialåtgång tack vare att behovet av konstruktivt självbärande egenskaper hos kylflänsen kan reduceras.

Bygelkonstruktion 21 innefattar med i detalj sidostycken 22 som är belägna på kylflänsens 1 vardera kortsida och ett flertal långsträckta förbindningselement 23 som, förenande nämnda respektive sidostycken 22, är arrangerade att sträcka sig i kylflänsens längdriktning. Nämnda sidostycken 22 är monterade i kylflänsens 1 basdel 3 via skruvorgan eller liknande i de underskurna spåren 13 upptagna fästorganI ett utförande av uppfinningen är varje sidostycke 22 är utformat med två tvärställda väsentligen plattformiga sidoarmar 22a, 22b och varje långsträckt förbindningselement 23 är utformat som ett i tvärsnitt betraktat V-format vinkelbeslag av relativt klen godstjocklek och med lämpligt utformade monteringsbleck (ej visade) vid sina ändar. Förbindningselementen 23 är arrangerade att sträcka sig utefter kylflänsens 1 längdsidokanter varvid nämnda vinkelbeslag, vid sina ändar, är inbördes förenade med nämnda sidostycken 22 via fästorganen 14 och nämnda monteringsbleck.

I ett utförande av uppfinningen kan bygelskonstruktionen samtidigt bilda del av nämnda upphängningsorgan 24 för upphängning av belysningsarmaturen 20 direkt eller indirekt i ett innertak 25 i en byggnad och liknande takkonstruktioner.

Claims (1)

1. Kylfläns (1) framställd till profilform av metall genom extrudering och innefattande ett flertal genom skiving bildade kylfenor (2), en bas (3) med en första och en andra sida (4, 5), varvid kylfenorna (2) är tvärställda mot en längdaxel hos basen och placerade på basens första sidan (4), en halvledaranordning (6) vilken är monterad på basens andra sida (5), två i basen (3) anordnade kanaler (8:1, 8:2) som tillåter ett medium att strömma mellan den första och den andra sidan av basen, kännetecknad av att basens (3) utbredning i dess breddriktning definieras av ett flertal parallellt löpande och på inbördes avstånd förlagda profilelement (10:1, 10:2, 10:3) som mellan sig avgränsar varje mediumgenomsläpplig kanal (8:1, 8:2) varvid kylfenorna (2) bildar ett sammanhållande liv för profilelementen (10:1, 10:2, 10:3) vilket liv överbryggar avståndet mellan profilelementen genom att förena dessa inbördes. Kylfläns (1) enligt kravet 1, varvid ett av profilelementen (10:2), i breddriktningen betraktat, är bredare än de övriga profilelementen (10:1, 10:3) och att halvledaranordningen (6) är monterad på en från kylfenorna (2) vänd undersida av det bredare profilelementet. Kylfläns (1) enligt kravet 2, varvid det bredare profilelementet (10:2) är tillordnat ett U- formigt tvärsnitt för att bilda en bärskena med en från kylfenorna (2) vänd öppen kanal i vilken nämnda halvledaranordning (6) är försänkt monterad. Kylfläns (1) enligt något av kraven 2 - 3, varvid basens (3) utbredning i breddriktningen avslutas av ett respektive yttre profilelement (10:1, 10:3) som, i breddriktningen betraktat, är smalare än nämnda bredare profilelement (10:2). Kylfläns (1) enligt något av kraven 1 - 4, varvid kylfenorna (2) är vinkelräta mot basens (3) längdaxel. Kylfläns (1) enligt något av kraven 2 - 5, vart och ett av de båda yttre smalare profilelementen (10:1, 10:3) som volymmässiga element betraktade uppvisar en parallellepipedisk form med en rektangulär tvärsnittprofil vars höjd överstiger profilelements bredd.Kylfläns (1) enligt något av kraven 1 - 6, varvid det bredare profilelementet (10:2) är centralt placerat mellan de smalare profilelementen (10:1, 10:3) på så sätt att två parallellt löpande kanaler (821, 8:2) avgränsas mellan nämnda respektive profilelement. Kylfläns (1) enligt något av kraven 1 - 7, varvid kylfenorna (2) uppvisar en fyrsidig huvudyta som i såväl höjd- som breddriktning avgränsas av parallella sidokanter (2a, 2b, 2c, 2d) elleri breddriktningen avgränsas av sidokanter (2a, 2b) som lutar inåt på så sätt att kylfenorna (2) är smalare i sin fria ände än i sin mot basen (3) vända ände. Kylfläns (1) enligt något av kraven 1 - 8, varvid basen (3) innefattar ett eller ett flertal genom profilering framställa underskurna spår (13) vilka är avsedda att bilda en ingreppsdel för ett fästorgan (14). Kylfläns (1) enligt något av kraven 1 - 9, vilken ärtillverkad av aluminium eller koppar. .Kylfläns (1) enligt något av patentkraven 1 - 10, varvid kylfenorna (2) är formerade i block-skivmönster på basdelen (3) och vilka kylfenor kan uppvisa en godstjocklek som varierar mellan 50um till 3 mm. _ Belysningsarmatur (20), kännetecknad av att den innefattar ett kylfläns enligt något av patentkraven 1- Belysningsarmatur (20) enligt kravet 12, avsedd att direkt eller indirekt via upphängningsorgan (24) anbringas mot ett innertak (25) i en byggnad för att medelst LED-PCBs avge ett nedåtriktat ljus. Belysningsarmatur (20) enligt något av kraven 12 - 13, vars kylfläns (1) är omsluten av en bygelkonstruktion (21) innefattande sidostycken (22) på kylflänsens vardera kortsida, ett flertal långsträckta förbindningselement (23) som, förenande nämnda respektive sidostycken (22), är arrangerade att sträcka sig i kylflänsens längdriktning, och att nämnda bygelkonstruktion (21) är monterad i kylflänsens (1) basdel (3) via skruvorgan eller liknande fästorgan (14) som är upptagna i underskurna spår (13) i basdelen. Belysningsarmatur (20) enligt kravet 14, varvid varje sidostycke (22) innefattar två tvärställda väsentligen plattformiga sidoarmar (22a, 22b) och att varje långsträckt förbindningselement (23) innefattar ett i tvärsnitt betraktat V-format vinkelbeslag arrangerat att sträcka sig utefter en längdsidokant hos kylflänsen (1 ).