CN102159874A - 具有冷却体的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明装置(1)，其具有至少一个发光二极管(LED)和至少一个用于冷却发光二极管的冷却体(4)。照明装置(1)的部件(3，4)的至少一个、尤其是冷却体(4)在至少一个自由的表面上至少在部分区域中具有大于0.75、优选地大于0.8、特别优选地大于0.9的发射系数。

Description

具有冷却体的照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，其具有至少一个发光二极管(LED)和至少一个用于冷却发光二极管的冷却体。
背景技术
具有发光二极管的照明装置由于效率高且制造费用降低而越来越多地使用在一般照明中。在此，发光二极管大部分以热学方式与冷却体有效连接，以便能够将在其工作中形成热导出。
照明装置的一个特别的形式在此是LED灯，LED灯是基于LED的照明装置，这些照明装置受制于空间约束并且因此优选一体式地实施。LED灯通常用于代替现有的传统灯譬如白炽灯或荧光灯，而在此情况下不必对发光体或灯座进行改变。在LED灯中因此通常设置有传统的灯头，用于连接到电源电压上，其中为了将电源电压转换到LED的供给电压通常还集成有电路。
所谓的这种改型灯应该在其外观方面优选很像传统的白炽灯并且因此通常还具有灯泡，该灯泡包围支承元件和发光二极管并且在其形状方面类似于传统白炽灯中已知的结构形状。如果要代替反射灯，则透光元件也可以仅仅由盖板构成，其将反射器在光出射面封闭。
然而，在根据现有技术的照明装置中和在此尤其在LED灯中不利的是，在LED工作中形成的热只能不充分地导出。尽管采取了不同的措施将LED的热有效地传递到冷却体，但该热必须由冷却体散发到环境中。同时，冷却体要尽可能紧凑，以便能够制造小的且由此不显眼的照明装置。这尤其是在改型LED灯的情况下是必要的，因为改型LED灯在外部尺寸方面应不大于传统的白炽灯。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种照明装置，其具有至少一个发光二极管(LED)和至少一个用于冷却发光二极管的冷却体，其中该冷却被优化为使得使用更小的冷却体和/或降低了LED的热负载并且因此提高了其使用寿命和效率。
该任务通过权利要求1的特征部分来解决。
特别有利的扩展方案从从属权利要求中得到。
通过照明装置的至少一个设置用于散热的部件、尤其是冷却体在至少一个自由的表面上至少在部分区域中具有大于0.75、优选大于0.8、特别优选大于0.9的发射系数，改善了辐射热通过部件即例如通过冷却体向环境的散发，使得在相同的表面的情况下向环境散发更多的热或在相同的散热的情况下可以减少部件的表面。
通过仅仅对部件的表面的部分区域进行涂覆的方式也可能的是，控制热散发，即例如在不希望有高散热的地方比其他部位发出更少的热，以便减少对相邻的部件的加热或者调节在要散热的部件中的确定的温度分布。
有利的是，尤其是在冷却体中然而通常尝试对于要散热的部件的大部分或甚至整个表面调节根据本发明的发射系数。
在本发明的一个有利的扩展方案中，照明装置的至少一个部件至少部分地设置有涂层，该涂层具有大于0.75、优选大于0.8、特别优选大于0.9的发射系数。涂层尤其适于调节所希望的发射系数，因为以比较简单的手段也可以将其施加到复杂的几何结构上并且可以在宽的范围中对特性进行调节。部分的涂层也可以简单地实现。
在本发明的另一有利的扩展方案中，照明装置的至少一个部件至少部分具有表面结构，其具有大于0.75、优选大于0.8、特别优选大于0.9的发射系数。由此，可以特别简单地提高发射能力，其中同时实现了部件的位于下部的区域的理想的连接。
通过照明装置具有用于保护发光二极管的至少一个透光元件，尤其是盖板和/或灯泡，保护发光二极管免受环境影响并且同时可以实现照明装置的有利的发射特性，其方式是例如透光元件构建为光学元件，尤其是漫射器或者透镜。然而，由于遮盖发光二极管而使散热困难，所以本发明在具有透光元件的照明装置的情况下是特别有效的。
在照明装置具有至少一个灯头并且由此也适于用于LED灯的改型应用时，本发明明显是特别有利的。在这些灯中，发光二极管通常被灯头和/或灯泡包围，由此使热的散发困难。这种灯作为改型解决方案在很大程度上连接到传统灯的几何结构上，即尤其是LED灯的灯泡和冷却体的外部轮廓对应于传统的通用白炽灯的灯泡的形状，由此例如冷却体的构型受到窄小的约束并且尤其是其大小受限。通过根据本发明的扩展方案，相对于现有技术可以在相同的冷却体大小的情况下实现更简单且更有效地将热导出照明装置。
通过透光元件的表面具有大于0.75、优选大于0.8、特别优选大于0.9的发射系数，透光元件也可以用于导出热。
此外，有利的是，透光元件和冷却体的相邻的区域具有相同的颜色。由此，从冷却体至透光元件的过渡至少在照明装置的关断状态中不易辨认，这尤其是在如下情况下是有利的，其中在改型灯的情况下要引起传统灯的印象，特别是冷却体设置在传统的灯例如白炽灯的情况下灯泡所处的区域中。
由于冷却体和/或透光元件的颜色是白色的，所以在此使用户强化了为传统的灯的印象，例如白炽灯或荧光灯，因为在该灯类型的情况下同样白色着色占优势。通过将透光元件白色着色还实现了漫射效果，其在点状的LED的情况下会是有利的。此外由此在使用不同颜色的LED的情况下有利于颜色混合。此外，白色涂覆的冷却体反射了入射到其上的光的大部分，其中这以对于一般照明所希望的白色光颜色来实现。由此根据LED相对于冷却体的布置明显提高了照明装置的效率。
特别有利的是，涂层可以借助粉末涂装方法来施加，因为其在此为用于施加良好粘附的并且持久的涂层的简单且成本低廉的方法。
在本发明的另一构型中，有利的是，可以借助电镀方法施加涂层。电镀方法同样能够实现针对大的件数的简单制造并且得到良好粘附的且持久的涂层。
合乎目的地，涂层由聚合物材料构成。聚合物材料通常具有良好的发射系数，可以以许多不同的颜色制造，通常耐腐蚀且电绝缘，使得在不利的环境条件下也可以使用该发光装置。
合乎目的地，涂层构建为漆。漆是液体的或粉末状的涂层材料，其薄薄地涂覆到对象上并且其中通过化学的或者物理的过程(例如溶剂的蒸发或组成部分彼此间的反应)构建连续牢固膜。漆可以简单地施加并且宽范围地可用，例如1组分漆(Komponentenlack)或2组分漆，通常以油漆颜料或者合成颜料的形式，使得这些特征可以根据应用来选择。
有利的是，冷却体至少部分由具有高导热率的金属材料形成，尤其是由基于铝和/或铜和/或镁的合金形成。由此实现了LED的非常良好的导热。
在另一有利的扩展方案中，冷却体至少部分由陶瓷构成。陶瓷材料是电绝缘的，使得在LED和冷却体之间不需要绝缘层。此外，该材料非常耐受许多环境影响譬如腐蚀或高温，这些尤其是便利于涂覆。尤其是，氮化铝由于高导热率而良好适于作为冷却体的材料，然而也可以考虑使用氧化铝、氧化锆、碳化硅或氮化硅以及CFC材料。
有利的是，透光元件由玻璃构成，因为其提供了透光性、对环境(尤其是UV辐射)的耐受性和良好的发射能力的良好组合。
自然，还可以考虑其他有利的扩展方案。透光元件可以根据要求不仅可以是透光的而且也可以是不透明的，其中在此也可以考虑对透光元件不同地着色，以便例如改变发射的光的颜色或改变照明装置在关断状态中的印象。
此外，可以有利的是，透光元件由聚合物材料构成，因为该材料可以简单且成本低廉地制造和处理，并且不仅可以透光而且可以不透明，其中后者尤其在透光元件要用作漫射器时是有利的。
同样可以有利的是，透光元件和冷却体具有不同的颜色，因为这例如使用户明白在工作中可能被加热的部件(冷却体)和相比之下比较冷的部件(透光元件例如灯泡)之间的界限，并且这于是可以可靠地避免对热的部件的触碰。
对于本领域技术人员而言，对于表面结构或涂层的类型与对于制造相应所需的技术一样已知了多种变形方案。这样，金属冷却体的表面可以有利地借助电镀方法如氧化或阳极电镀来影响，其中也可以着色。此外，当然不同的涂漆方法如喷雾涂漆或者浸浴涂漆、热喷雾方法、从玻璃态淀积、涂以瓷釉或溅射是可能的。材料在此可以是漆例如传统的散热器用漆，但是也可以考虑其他材料譬如陶瓷。在许多情况下，由合成材料构成的薄的涂层可以适于满足这些要求。
附图说明
以下借助实施例详细地阐述了本发明。附图示出：
图1示出了作为根据本发明的照明装置的例子的LED灯，
图2示出了作为根据本发明的照明装置的例子的另一LED灯。
具体实施方式
图1作为根据本发明的照明装置1的实例示出了具有灯头2、作为透光元件3的灯泡3和冷却体4的LED灯1。发光二极管在此未示出，因为发光二极管在不透明的灯泡3的内部设置在冷却体4的上侧A。对于本领域技术人员而言已知的是宽范围的具有不同功率级以及颜色的合适的发光二极管。同样，未示出为发光二极管供电所需的电子部件，这些电子部件可被设置在灯头中或者在冷却体4的区域中。这些部件的实施以及集成到LED灯中对于本领域技术人员而言在原理上也是已知的。
LED灯1被设置为传统的具有E27螺口灯头的通用白炽灯的改型解决方案，使得灯头2同样被实施为E27螺口灯头2并且灯泡3和冷却体4构成的整体在其形状方面很大程度上对应于通用白炽灯的灯泡。
冷却体4在本实施例中由铝形成，为了增大表面而具有许多散热肋5，并且配备有由市面上可获得的散热器用漆形成的白色喷漆，该白色喷漆的发射系数为约0.91-0.95。这样的漆在宽范围中并且以各种颜色可用，例如以商品名称“Belton Spezialheizkoerperlack(贝尔通特殊散热器用漆)”的漆。由于LED灯1的灯泡3由不透明的白色塑料构成，所以实现了统一的外观，其对于用户而言尤其是即使在LED灯1不工作时也不能明显区分是传统的磨砂的白炽灯还是带灯泡的紧凑型荧光灯。
该漆显著地提高了发射系数，该发射系数对于磨光的铝而言通常具有小于0.1的值，在粗化的情况下最大为0.3-0.4的值。由此，在被动式冷却和功率密度为1至8W/cm3(如在LED冷却体中常见的那样)的情况下将冷却功率提高直至30％。
在图2中示出了本发明的另一实施形式。在此，也再次示出改型LED灯1，其中在该实施例中使用了B15d型灯头并且灯泡3具有烛光形状。与前述实施例相比，灯泡3由玻璃制成，并且在其下部区域6中配备有根据本发明的发射能力为0.95的涂层。由此，在灯泡3的被冷却体4的散热肋5包围并且由此被加热的区域6中，相对于未涂覆的灯泡3显著改善了散热。涂层借助粉末涂装方法如施加到冷却体4上那样地施加到灯泡3上。借助涂层，用户可看到在LED灯1的哪个区域中预计温度提高，使得用户可靠地可避免触碰该区域。在本实施例中，涂层是银色的，以便使用户明白用于冷却的功能区域。
当然，还可考虑本发明的其它实施形式，尤其是可将照明装置的构型显著区别于所示出的实施形式。这样，例如可考虑如下改型LED灯，其以传统的反射灯的形式来仿造并且其中冷却体具有传统灯的反射器的形状。透光元件在这种情况下于是被实施为近似平面的盖板。也可考虑如下实施形式：在该实施形式中，照明装置不具有LED改型灯的形状，并且冷却体也并不是紧邻LED地设置，而是与这些LED仅仅以热学方式例如通过热管形成有效连接。
根据本发明的涂层的着色同样可以根据对照明装置的要求来进行。这样，尤其是在有色的透光元件中可期望与涂层有尽可能相似的颜色，或者期望有对比效果。通过具有信号作用的、被用户与热关联的颜色(尤其是红色)来表征被加热的区域同样可考虑作为有利的改进方案。

Claims (15)

1.一种照明装置(1)，其具有至少一个发光二极管(LED)和至少一个用于冷却所述发光二极管的冷却体(4)，其特征在于，照明装置(1)的设置用于散热的至少一个部件(3，4)、尤其是冷却体(4)在至少一个自由的表面上至少在部分区域中具有大于0.75、优选地大于0.8、特别优选地大于0.9的发射系数。
2.根据权利要求1所述的照明装置(1)，其特征在于，照明装置(1)的至少一个部件(3，4)至少部分地设置有发射系数大于0.75、优选大于0.8、特别优选大于0.9的涂层。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置(1)，其特征在于，照明装置(1)的至少一个部件(3，4)至少部分具有发射系数大于0.75、优选大于0.8、特别优选大于0.9的表面结构。
4.根据权利要求1至3之一所述的照明装置(1)，其特征在于，照明装置(1)具有用于保护发光二极管的至少一个透光元件(3)、尤其是盖板和/或灯泡(3)。
5.根据权利要求1至4之一所述的照明装置(1)，其特征在于，照明装置(1)具有至少一个灯头(2)。
6.根据权利要求4或5所述的照明装置(1)，其特征在于，所述透光元件(3)的表面至少部分地具有大于0.75、优选地大于0.8、特别优选地大于0.9的发射系数。
7.根据权利要求4至6之一所述的照明装置(1)，其特征在于，透光元件(3)和冷却体(4)的相邻区域(5，6)具有相同的颜色。
8.根据权利要求1至7之一所述的照明装置(1)，其特征在于，冷却体和/或所述透光元件的颜色是白色的。
9.根据权利要求1至8之一所述的照明装置(1)，其特征在于，涂层能借助粉末涂装方法来施加。
10.根据权利要求1至9之一所述的照明装置(1)，其特征在于，涂层能借助电镀方法来施加。
11.根据权利要求1至10之一所述的照明装置(1)，其特征在于，涂层由聚合物材料形成。
12.根据权利要求1至11之一所述的照明装置(1)，其特征在于，涂层被构建为漆。
13.根据权利要求1至12之一所述的照明装置(1)，其特征在于，冷却体至少部分地由具有高导热率的金属材料形成、尤其是由基于铝和/或铜和/或镁的合金形成。
14.根据权利要求1至13之一所述的照明装置(1)，其特征在于，冷却体至少部分地由陶瓷材料形成。
15.根据权利要求4至14之一所述的照明装置(1)，其特征在于，所述透光元件由玻璃形成。
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