WO2012095019A1

WO2012095019A1 - 照明装置

Info

Publication number: WO2012095019A1
Application number: PCT/CN2012/070318
Authority: WO
Inventors: 李志伟; 约阿基姆⋅戈贝尔
Original assignee: 查克森科技有限公司
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2012-07-19
Also published as: DE102011008613B4; EP2664845A4; TW201239257A; EP2664845A1; DE102011008613A1; DE102011008613A8

Description

照明装置技术领域

[01]本发明涉及一种照明装置。背景技术

[02]参考文献 EP 2025999描述了一种照明装置，其中用于冷却照明装置的空气侧向地从照明装置的壳体穿过在壳体中为其设置的开口排出。在此，照明装置的壳体以及冷却体彼此热分开。发明内容

[03]要实现的目的在于，提出一种照明装置，其可以在其尺寸，特别在其体积方面特别小地构成。

[04]根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置包括至少一个发光二极管芯片。优选的是，照明装置包括多个发光二极管芯片。发光二极管芯片在工作中例如产生在红外辐射和紫外辐射之间的傳区域中的光。发光二极管芯片尤其形成照明装置的光源并且因此产生由照明装置在工作中所发出的光。

[05]根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置包括冷却体。冷却体尤其可以具有多个散热肋片。散热肋片例如设置在冷却体的外表面上并且扩大冷却体的外表面。由此，特别多热量由冷却体通过其外表面输出给环境。冷却体例如可以与多个散热肋片一体地构成。此外可能的是，将散热肋片以机械方式固定于冷却体的基体，而没有将冷却体与其散热肋片一体地构成。

[06]根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置包括壳体。壳体至少局部地容纳照明装置的至少大部分部件，例如发光二极管芯片或冷却体。壳体局部地对外封闭照明装置。也就是说，壳体的背离冷却体的外表面至少局部地形成照明装置的外表面。

[07]根据照明装置的至少一个实施形式，发光二极管芯片与冷却体热接触。例如，发光二极管芯片可以直接地施加到冷却体上。还可能的是，将一个或多个连接支承体一一例如一个或多个电路板一一固定在冷却体上，并且将发光二极管芯片在连接支承体的背离冷却体的侧上固定并且电连接。发光二极管芯片在任何情况下都热连接到冷却体上，使得冷却体吸收由发光二极管芯片在工作中所产生的热量。

[08]根据照明装置的至少一个实施形式，壳体至少局部地侧向包围冷却体。也就是说，壳体例如沿横向方向包围冷却体，所述横向方向例如可以横向于或者垂直于由发光二极管芯片在工作中所产生的光的主发射方向。在此，壳体尤其可以完全侧向地包围冷却体，使得壳体围绕冷却体的侧向的外表面。尤其可能的是，壳体不具有朝向冷却体的侧向开口。因此，冷却体可以至少在其侧面上被壳体完全围绕。

[09]根据照明装置的至少一个实施形式，散热肋片中的至少一些朝着壳体延伸。也就是说，散热肋片具有朝向壳体的侧和背离壳体的侧。在散热肋片的背离壳体的侧上例如有冷却体的基体。散热肋片在散热肋片的朝向壳体的侧上具有端面，至少一些散热肋片在所述端面上与壳体热接触。例如，为此可以在端面和壳体之间设置导热材料。尤其是，端面与壳体之间的空间在热接触的区域中并未填充如空气的气体。尤其可能的是，端面在热接触位置上与壳体直接接触。也就是说，至少一些散热肋片的端面触碰壳体。以这种方式，尤其好的热连接并且因此从冷却体经过散热肋片到壳体的尤其好的导热是可能的。尤其可以构成在冷却体的材料与壳体的材料之间的接触面，而不用设置其他材料来引起在热接触位置上的接触。因此，在冷却体和壳体之间的连接尤其可以是可无损坏地松开。也就是说，例如为了维护的目的，可以将壳体从冷却体松开，而在此没有损害或者甚至损毁照明装置的部件。

[10]根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置包括至少一个发光二极管芯片、具有多个散热肋片的冷却体和壳体。在此，至少一个发光二极管芯片与冷却体热接触，例如照明装置的全部发光二极管芯片与冷却体热接触。壳体至少局部地包围冷却体，例如完全地包围，并且冷却体的至少一些散热肋片朝着壳体延伸并且在其朝向壳体的端面上至少局部地与壳体热接触，尤其直接接触。

[11]通过散热肋片和壳体的热连接，用于将热量从照明装置向外部输出的面积增加了壳体的面积。面积的这种扩大引起冷却改进，还改进例如通过包围照明装置的空气和壳体的外表面之间的对流引起的被动冷却，其中所述外表面将照明装置向外 P UK至少一些散热肋片和壳体彼此尤其直接才接触，这形成冷却体和壳体的良好的热连接。尤其得到从冷却体经过散热肋片到壳体的热流。

[12]为此，冷却体和壳体例如由良好导热的材料形成，如金属。

[13]由于冷却体和壳体通过散热肋片进行的热平衡而在发光装置的工作中具有基^目同的温度，所以通 it†流改进了壳体的被动冷却，因为可以通过壳体的相对热的外表面进行与环境的热交换。

[14]因为通过壳体扩大了照明装置的能够与环境进行热交换的面积，所以相对于传统的照明装置能够减小照明装置的尺寸，尤其是照明装置的体积。以这种方式，照明装置的几乎整个表面可以用于冷却。

[15]根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置包括多个空气管道。空气管道局部地在照明装置的壳体和冷却体之间延伸。在照明装置工作中，用于对冷却体和壳体进行冷却的空气流过或者涌流过空气管道。至少一些空气管道，例如至少 50% , 尤其至少 90% , 在极端情况下全部的空气管道，侧向地，即沿横向方向通过两个紧邻的散热肋片和壳体来限界。换而言之，由于散热肋片局部地与壳体机械连接，所以通过壳体和冷却体构成管道，空气可以涌流过所述管道。该空气既流经冷却体还流经壳体的朝向冷却体的内表面，使得借助该空气进行壳体和冷却体的冷却。通过空气管道进行气流穿过照明装置的有针对性的引导。

[16]通过自然对流和 /或通风机可以产生空气压力差，所述压力差增大或者推动穿过空气管道的气流。至少一些空气管道侧向地通过带有其散热肋片的冷却体和壳体来围绕，使得流过空气管道的、用于冷却的空气能够与照明装置特别大的面积进行热交换。由于在冷却体和壳体之间的热连接和机械连接，壳体和冷却体的由空气绕流的面承载相同的热能并且通过绕流的空气均勾地冷却。由于借助壳体提供了扩大的待冷却的面，相比较于传统的照明装置能够降低用于冷却的气流的速度。以这种方式，可能存在的通风机还能够更小地构成和 /或以更低的冷却功率构成。以这种方式，相对于传统的照明装置可以进一步降低照明装置的大小和 /或成本和 /或能量需求。

[17]根据照明装置的至少一个实施形式，冷却体具有凹部，在所述凹部中设置有至少一个发光二极管芯片。也就是说，冷却体例如能够局部空心地构成。因此，在冷却体的凹处中能够设置照明装置的发光二极管芯片。照明装置的发光二极管芯片以这种方式也能够侧向地，即以横向方向由冷却体包围。冷却体能够以这种方式尤其在发光二极管芯片工作中从发光二极管芯片吸收特别多的热量。此外可能的是，冷却体的朝向发光二极管芯片的内表面具有光学特性，例如用于由发光二极管在工作中发射的光的反射器的光学特性。凹部例如能够设置在冷却体的基体中。

[18]根据照明装置的至少一个实施形式，冷却体包括基体，其中至少一些散热肋片至少局部地从冷却体中朝着壳体延伸，其中至少一些空气管道侧向地通过两个紧邻的散热肋片、壳体和冷却体的基体来限界。在此可能的是，这适用于大部分的散热肋片，即超过 50%的散热肋片，或者在极端情况下全部的散热肋片。在此，冷却体的基体和散热肋片能够一体地构成。在这种情况下，在基体和散热肋片之间的机械和热连接尤其好。

[19]根据照明装置的至少一个实施形式，壳体侧向完全地围绕冷却体并且大部分的散热肋片至少局部地与壳体直接接触。也就是说，在这种情况下，超过 50%的散热肋片，例如 90%的散热肋片至少局部地与壳体直触。在此有利的是，散热肋片和壳体之间的接触面特别大。例如，每个冷却体的朝向壳体的端面的大部分与壳体直接接触。

[20]根据照明装置的至少一个实施形式，至少一些空气管道沿着冷却体的大部分延伸。冷却体的散热肋片例如垂直于或者倾斜于横向方向来延伸。例如，冷却体在由发光二极管芯片所产生的光的主发射方向的方向中具有主延伸方向。因此，散热肋片至少局部地沿着冷却体的该主延伸方向延伸。在此，侧向对至少一些空气管道限界的散热肋片优选地在冷却体的基体的至少 50%的长度上延伸，使得至少一些空气管道还能够沿着冷却体的大部分延伸。以这种方式，确保冷却体的尤其有效的冷却。

[21]根据照明装置的至少一个实施形式，冷却体的基体至少局部地按照圆柱体和 /或截锥的形式成型，其中至少一些散热肋片至少局部地沿着圆柱体和 /或截雉的母线延伸。在此， "按照圆柱体或者截雉的形式"表示，基体不必具有数学上精确的圆柱体或截锥的形状，而是基体的外表面尤其可以至少以分区段的方式非常接近这些几何形状。

[22]特别地，圆柱体可以为普通的圆柱体。截锥可以为普通的截锥。普通的圆柱体理解为如下圆柱体，在该圆柱体的情况下，基面不强制圆形地构成，而是能够通过任意面来形成。此外，在普通的圆柱体的情况下可能的是，其为所谓的倾斜的或者歪斜的圆柱体，其中底面和顶面不直接重叠，而是相对于彼此偏移地设置。相应物适用于普通的截锥。

[23]例如，基体具有凹部，在所述凹部中能够设置照明装置的发光二极管芯片。

[24]根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置包括设置有光出射面的光出射侧。至少一部分，尤其大部分由至少一个发光二极管芯片在工作时产生的光穿过光出射面从照明装置出射。尤其可能的是，所有由照明装置在工作中发射的光穿过光出射面离开照明装置。

[25]光出射面能够在照明装置的光出射侧上设置在照明装置的较大的外表面内。

[26]此外，照明装置包括设置在光出射侧上的至少一个透气开口。来自空气管道的空气尤其可以通过透气开口从照明装置排出或者空气从外部穿过透气开口被吸入到空气管道中。也就是说，用于对冷却体以及基体进行冷却的空气当前没有穿过基体的开口以横向方向从照明装置中导出，而是空气至少部分地以从照明装置出射的光的方向排放或者相反于这个方向被吸入。

[27]以这种方式提出了一种照明装置，其中不必侧向于照明装置设置用于空气排放的空间。照明装置能够以这种方式例如极其精确匹配地插入到开口中，例如在盖板或者壁中，而这些开口不必提供用于吸收排出的空气的空间。

[28]尤其可能的是，两个或多个透气开口包围光出射面。因此，透气开口围绕着光出射面，例如彼此隔开一定的距离设置。例如，一个或多个透气开口能够框架状地围绕光出射面。

[29]根据照明装置的至少一个实施形式，在照明装置工作中，来自空气管道中的至少一个的空气穿流每个透气开口或者每个透气开口为空气管道中的至少一个供应所吸取的空气。例如，每个空气管道在照明装置的光出射侧上的端部本身形成透气开口。此外可能的是，多个空气管道通向共同的透气开口。在此，一个或多个透气开口可以局部地包围在照明装置的光出射侧上的光出射面。例如，一个或多个透气开口能够框架状地围绕光出射面。

[30]根据照明装置的至少一个实施形式，在每个透气开口上设置有空气过滤器，例如以由塑料或者金属组成的细网眼的网为形式。该空气过滤器负责：在吸取空气时，没有灰尘能够穿过相关联的透气开口 ^到照明装置中。 [31]根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置包括通风机，所述通风机设置在壳体的背离光出射侧的侧上。通风机用于，迫使空气尤其穿过空气管道直至光出射侧或者从光出射侧吸取空气。如果将空气导向到光出射侧，那么空气可以在光出射侧通过至少一个透气开口泄露。对于通风机从光出射侧吸取空气的情况，空气在照明装置的背离光出射侧的侧上泄露。

[32]根据照明装置的至少一个实施形式，通风机包括具有旋转轴线的转子，所述旋转轴线不垂直于光出射面。换而言之，通风机和光出射侧不直接彼此重叠地设置，而是壳体例如可以具有弯曲部，使得转子的旋转轴线倾斜于，在极端情况下平行于照明装置的光出射侧走向。壳体的这种弯曲的构造实现照明装置结构高度的降低。

[33]然而，由于存在如下空气管道，所以气体沿着冷却体的外表面和壳体的内表面来引导，其中至少一部分空气穿过所述空气管道由通风机驱动或者取得。以这种方式，尽管有壳体的弯曲的构型，在冷却体或者壳体上仍然基本没有或者完全没有出现显著热于壳体或者冷却体的其他位置的位置。也就是说，由于空气管道的构成，在弯曲构成的壳体中特别均匀的冷却也是可能的。附图说明

[34]下面借助实施例和相关附图详细阐明在此描述的照明装置。

[35]图 1A、 1B、 1C、 ID示出在此描述的照明装置的第一实施例以及该照明装置的部件的示意图。

[36]图 2A、 2B和 2C详细阐明在此说明的照明装置的冷却。

[37]图 3A、 3B、 3C示出在此描述的照明装置的其他实施例的示意立体图。

[38]相同的、同类的或者相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件的彼此间的大小关系不应视为按照比例的。相反地，为了更好的可示出性和 /或为了更好的理解可以夸张更大地示出各个元件。具体实施方式

[39]图 1A示出通过在此描述的照明装置的部段的水平截面的示意性俯视图。图 1B示出照明装置的一个相应的实施例的透视截面图。照明装置包括冷却体 2。冷却体 2具有基体 22，所述基体当前的外表面按照截锥的形式构成。与冷却体的基体 22—体地构成的散热肋片 21 沿着截锥的母线延伸。散热肋片 21 体 22朝着壳体 3延伸，所述壳体在横向方向 1中完全地包围冷却体 2。

[40]散热肋片 21的朝向壳体 3的端面 210朝向壳体 3的内表面。大多数或者全部散热肋片 21在其端面 210上至少分区段地与壳体 3直触。壳体 3和冷却体 2当前通过固定机构 5才0¾地彼此连接，所述固定机构例如可以构成为螺钉、配合销或螺栓。

[41]冷却体 2，当前也就是冷却体 2的基体 22, 具有凹部 23, 在所述凹部中设置有作为照明装置光源的发光二极管芯片 1。发光二极管芯片 1例如设置在例如为电路板的连接支承体 10上，所述电路板又在凹部中固定在冷却体 2的安装面 24上。凹部 23 的朝向发光二极管芯片 1 的内表面可以构成为反射由发光二极管芯片 1所发射的电磁辐射，使得凹部 23作用为反射器。此外，在凹部 23中能够设置例如为透镜的未示出的光学元件，其用于将发光二极管芯片 1在工作中所产生的光射束成型。

[42]此外，照明装置具有通风机 7, 所述通风机设置在背离照明装置的光出射侧 6的侧上并且驱动或者吸收经过冷却体 2和壳体 3的空气 41。

[43]空气至少局部地通过空气管道 4来引导。图 1C示出了部分放大图，其中示出空气管道 4。空气管道 4侧向地通过紧邻的散热肋片 21以及壳体 3和冷却体 2的基体来限界。用于冷却壳体 3和冷却体 2的空气 41通过空气管道 4来引导经过这些元件。图 1D为此示出具有在基体 22上的散热肋片 21的冷却体 2的立体图，在所述散热肋片之间构成空气管道 4。

[44]在照明装置的工作中，由于在冷却体 2和基体 3之间的热连接，也就是说由于散热肋片 21的端面 210与壳体 3接触，相对于并不这样热连接到壳体上的冷却体，冷却体的温度降低了大约 25%。温度的降低通过如下面的扩大而引起，在所述面上可以与环境交换热量。因此，例如可以将照明装置的体积相应地变小。

[45]结合图 2A、 2B和 2C详细阐明照明装置的冷却。在图 2A 中，根据立体截面图示出，通风机 7包括至少一个转子 71 , 所述转子围绕着旋转轴线 72转动。当前，通风机将空气 41抽入到照明装置的内部区域中，也就是通过壳体 3所围绕的区域，并且朝着照明装置的光出射侧 6驱动空气 41穿过空气管道 4。尽管有在图 2A中示出的壳体 3的弯曲的实施方式，即旋转轴线 72 不垂直于光出射侧 6，但是以这种方式能够进行在横向方向中的冷却体的均勾绕流。

[46]为此，散热肋片 21被拉伸超过冷却体 2的基体 22的背离光出射侧 6的上侧，使得实现将空气导入空气管道 4或者从其中导出（为此尤其还参见图 1D )。此外，冷却体的朝向通风机 7的上侧可以拱形弯曲地构成。也就是说，因此尤其基体 22在此具有凸起的弯曲部。这种构型还改进空气 41沿着冷却体的整个外表面的引导。

[47]结合图 2B针对照明装置的一个实施例通过箭头 41象征性地示出了气流的模拟图。在此能够看出，围绕照明装置，即围绕基体 3的背离冷却体 2的外表面构成气流，所述气流还有益于在照明装置的外表面上冷却照明装置。这由于基体 3具有与冷却体 2 大约相同的温度而是尤其有利的。特别地，由此还通过自由对流得到照明装置有效地冷却（对此还参见图 2C )。

[48]不同于在图 2A和 2B中示出的驱动形式，还可以驱动通风机，使得由通风机 7通过空气管道 4吸取空气 41。然后在通风机 7上排放空气 41。这种驱动形式的优点是，如果从空间中将空气 41吸入到照明装置中，可以简化照明装置的清洁。仅需要从透气开口 42中移除灰尘。为此，还能够在透气开口 42之前或者在透气开口 42处设置空气过滤器。

[49]当将空气 41吹离光出射侧 6, 例如吹到空间中时，缺点是例如绝缘材料的灰尘在通风机开口上聚集并且可以阻塞或者堵塞通风机 7, 所述绝缘材料在固定有照明装置的盖板中。因此，对于清洁，必须将照明装置从盖板中取出。

[50]结合图 3A至 3C的立体图详细阐明在此说明的照明装置的另一实施例。照明装置在光出射侧 6上包括光出射面 61，由发光二极管芯片 1所产生的光穿过所述光出射面离开照明装置。光出射面 61局部地由透气开口 42所包围，源自空气管道 4的空气 41 穿过所述透气开口从照明装置中吹出或者穿过所述透气开口从环境中吸取空气 41。也就是说，特别地，空气不必须侧向地以横向方向从壳体 3中的开口中泄露。

[51]照明装置还包括保持装置 8，所述保持装置设置用于将照明装置安装在空腔中，例如在壁或者盖板中。例如在国际专利申请 PCT/CN 2010/079569 (同样见 DE 102009057443.3 )中详细阐明这种保持装置，其公开内容在此明确地通过引用结合于此。

[52]特别地，在此描述的照明装置的扩展方案允许照明装置的尤其有效的冷却。由此，照明装置能够在其尺寸，特别在其体积方面进一步减小。还能够在大小和 /或冷却功率方面更小地来确定通风机的尺寸。此外，空气管道还允许照明装置的壳体的弯曲的构型，而没有由此在冷却体或壳体上获得不良冷却的位置。

[53]本发明不通过借助实施例的描述而局限于此。相反，本发明包括任意新的特征以及这些特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或该组合本身没有明确地在权利要求或实施例中说明。

[54]本专利申请要求德国专利申请 102011008613.7的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

Claims

权利要求

1. 照明装置，其具有

- 至少一个发光二极管芯片（ 1)，

- 具有多个散热肋片（21) 的冷却体（2)，和

- 壳体（3)，其中

- 所述至少一个发光二极管芯片（ 1) 与所述冷却体（2) 热接触，

- 所述壳体（3)至少局部地侧向包围所述冷却体（2)， - 所述散热肋片（21) 中的至少一些朝着所述壳体（3) 延伸并且在其朝向所述壳体（ 3 )的端面（ 210 )上至少局部地与所述壳体（3)接触，尤其是直接接触。

2. 根据上一项权利要求所述的照明装置，具有多个空气管道（4)，在所述照明装置工作中，用于冷却所述冷却体（2) 和所述壳体（3) 的空气（41) 流过所述空气管道，其中所述空气管道（4) 中的至少一些侧向地通过两个紧邻的散热肋片

( 21 )和所述壳体（ 3 )来限界。

3. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述冷却体（2)具有凹部（23)，在所述凹部中设置有所述至少一个发光二极管芯片（ 1)。

4. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述冷却体（2)包括基体（22)，其中所述散热肋片（21) 中的至少一些至少局部地从所述基体 (22)朝着所述壳体（3)延伸，其中所述空气管道（4) 中的至少一些侧向地通过两个紧邻的散热肋片（21)、所述壳体（3)和所述冷却体（2) 的所述基体（ 22 )来限界。

5. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述壳体（3)侧向完全地围绕所述冷却体（2)，并且所述散热肋片 (21) 的大部分至少局部地与所述壳体（3) 直接接触。

6. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述空气管道（4)中的至少一些沿着所述冷却体（2)的大部分延伸。

7. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述冷却体（2)的所述基体 (22)至少局部地按照圆柱体和 /或截雉的形式成型，其中所述散热肋片中的至少一些至少局部地沿着所述圆柱体和 /或截锥的母线延伸。

8. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述冷却体（2) 的所述基体（22) 至少局部地按照倾斜圆柱体和 / 或倾斜截锥的形式成型，其中所述散热肋片中的至少一些至少局部地沿着所述倾斜圆柱体和 /或倾斜截锥的母线延伸。

9. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，具有光出射侧（6)，在所述光出射侧上设置有光出射面（61)，其中

- 由所述至少一个发光二极管芯片在工作中所产生的光的至少一部分穿过所述光出射面（61)离开所述照明装置，并且

- 在所述光出射侧（6)上设置有至少一个透气开口（42)。

10. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中在所述照明装置的工作中，来自所述空气管道（4) 中的至少一个的空气（41) 穿流每个所述透气开口（42)，或者每个所述透气开口（42)将空气（41)输出到所述空气管道（4) 的至少一个中。

11. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中在所述照明装置的工作中，来自所述空气管道（4) 中的多个的空气

(41) 穿流每个所述透气开口（42)，或者每个所述透气开口

(42)将空气（41)输出到多个空气管道（4) 中。

12. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述至少一个透气开口（42)局部地包围在所述光出射侧（6) 上的所述光出射面（61)。

13. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，具有在所述壳体（3)的背离所述光出射侧（6)的侧上的通风机（7)，其中所述通风机（7)在工作中将空气（41)输出到所述空气管道（4) 中或者通过所述空气管道（4)吸取空气（41)。

14. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述通风机（7) 的转子（71) 的旋转轴线（72) 不垂直于所述光出射侧 ( 6 )。

15. 根据上述权利要求之一所述的照明装置，其中所述壳体（3) 弯曲地构成。