DE102010039828A1 - Lighting device, particularly semiconductor light-emitting device, has active cooling device equipped with ultrasonic transducer for ultrasonic excitation of surfaces of lighting device - Google Patents

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Abstract

The lighting device (4) has an active cooling device equipped with an ultrasonic transducer (6) for ultrasonic excitation of surfaces (1a,2a) of the lighting device. The surfaces are over-flowable with air (L), and have cooling structure surfaces. The air-facing surfaces of ultrasonically excited structures are inclined in the air flow generating direction. An independent claim is also included for a method for forced cooling of a lighting device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, insbesondere Lampe, insbesondere Retrofitlampe, mit einer aktiven Kühlvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum aktiven Kühlen einer Leuchtvorrichtung.The invention relates to a lighting device, in particular lamp, in particular retrofit lamp, with an active cooling device. The invention further relates to a method for actively cooling a lighting device.

Leuchtvorrichtungen, welche Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquelle(n) verwenden, sog. LED-Leuchtvorrichtungen, benötigen eine effiziente Wärmeableitung oder Kühlung der Leuchtdioden. Die Kühlung von LEDs mittels freier Konvektion (passive Kühlung) über Kühlkörper führt nachteiligerweise zu deutlich größeren Kühlkörpern als bei einer erzwungenen Konvektion (aktive Kühlung). Dies wiederum führt dazu, dass häufig aktive Kühlverfahren eingesetzt werden oder werden müssen. Für die erzwungene Konvektion in Luft werden zumeist elektromechanische Rotationsventilatoren oder -Lüfter als aktive Kühlvorrichtungen eingesetzt. Für viele Anwendungen der Leuchtdioden in der Allgemeinbeleuchtung kommen aktive Kühlverfahren mit Rotationsventilatoren jedoch aufgrund des durch den Lüfterbetrieb bedingten hohen Geräuschpegels nicht in Frage. Zusätzlich nachteilig ist, dass eine Lebensdauer von Rotationslüftern mit typischerweise ca. 20.000 Stunden weit geringer ist als eine gewünschte Lebensdauer der LED-Leuchtvorrichtungen.Lighting devices which use light-emitting diodes (LEDs) as the light source (s), so-called LED lighting devices, require efficient heat dissipation or cooling of the light-emitting diodes. The cooling of LEDs by means of free convection (passive cooling) via heat sink leads disadvantageously to significantly larger heat sinks than in a forced convection (active cooling). This in turn means that often active cooling methods are used or need to be. For forced convection in air, electromechanical rotary fans or fans are mostly used as active cooling devices. For many applications of light-emitting diodes in general lighting, however, active cooling methods with rotary fans are out of the question due to the high noise level caused by the fan operation. Another disadvantage is that a lifetime of rotary fans with typically about 20,000 hours is far less than a desired lifetime of the LED lighting devices.

Als eine Alternative zu den Rotationsventilatoren ist die sog. „ionic wind engine” der Purdue Universität bekannt. Die ”ionic wind engine” setzt Hochspannungen zur Ionisation und Beschleunigung der Luft ein, was für den Einsatz in der Allgemeinbeleuchtung jedoch nicht praktikabel ist. Zudem ist die Kühlwirkung noch zu gering.As an alternative to the rotary fans, the so-called "ionic wind engine" of Purdue University is known. The "ionic wind engine" uses high voltages for ionization and acceleration of the air, which is not practical for use in general lighting. In addition, the cooling effect is still too low.

Als eine weitere Alternative ist das sog. ”jet impingement” der Firma Nuventix bekannt. Dabei wird durch eine zeitlich sinusförmige Linearbewegung einer Membran mit einer Frequenz von ca. 100 Hz (ähnlich zu einer Lautsprechermembran) eine gerichtete Luftströmung erzeugt. Die Bewegungsgeräusche bei 100 Hz sind jedoch deutlich wahrnehmbar, so dass sich das Kühlverfahren, trotz guter Kühleffizienz, bisher nicht durchgesetzt hat.As a further alternative, the so-called "jet impingement" of Nuventix is known. In this case, a directed air flow is generated by a time sinusoidal linear movement of a membrane with a frequency of about 100 Hz (similar to a loudspeaker diaphragm). The motion noise at 100 Hz, however, are clearly perceptible, so that the cooling method, despite good cooling efficiency, has not prevailed so far.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine wirksame, langlebige, kompakte und geräuschlose Kühlmöglichkeit für Leuchtvorrichtungen, insbesondere Lampen, bereitzustellen.It is the object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art at least partially and in particular to provide an effective, durable, compact and noiseless cooling facility for lighting devices, in particular lamps.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, insbesondere Halbleiter-Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine aktive Kühlvorrichtung, wobei die mindestens eine aktive Kühlvorrichtung mindestens einen Ultraschallwandler für eine Ultraschallanregung zumindest einer (mit Luft überstrombaren) Oberfläche der Leuchtvorrichtung aufweist.The object is achieved by a lighting device, in particular a semiconductor light-emitting device, having at least one active cooling device, wherein the at least one active cooling device has at least one ultrasonic transducer for ultrasonic excitation of at least one (air-overflowable) surface of the lighting device.

Dabei wird ausgenutzt, dass ein Wärmeübergang an einer Oberfläche in die Luft im Allgemeinen eine thermische Barriere darstellt. Denn Grenzluftschichten unmittelbar an der Oberfläche weisen aufgrund von Reibung nur sehr geringe Strömungsgeschwindigkeiten auf, wodurch der Wärmeaustausch erschwert wird. Die Verwendung der Ultraschallschwingungen weist den Vorteil auf, dass diese Grenzluftschichten aufbrechen, so dass sich die oberflächennahe erwärmte Luft sehr leicht von der heißen Oberfläche ablöst und die Wärmeübertragung in Luft deutlich verbessert wird.It is exploited that a heat transfer at a surface into the air is generally a thermal barrier. Because boundary air layers directly on the surface have due to friction only very low flow velocities, whereby the heat exchange is difficult. The use of the ultrasonic vibrations has the advantage that these boundary air layers break up, so that the near-surface heated air very easily detached from the hot surface and the heat transfer in air is significantly improved.

Zusätzlich oder alternativ kann mittels der Ultraschallanregung eine verstärkte Luftströmung (”Quarzwind”) hervorgerufen werden, welche eine erzwungene Konvektion an der mit Luft überströmbaren Oberfläche erzeugt. Der dadurch bewirkte Luftaustausch beträgt ein Vielfaches der freien Konvektion und führt zu einer deutlich verbesserten Entwärmung der Leuchtvorrichtung.Additionally or alternatively, an intensified air flow ("quartz wind") can be caused by means of the ultrasonic excitation, which generates a forced convection at the air-surmountable surface. The resulting air exchange is a multiple of free convection and leads to a significantly improved cooling of the lighting device.

Ultraschallwandler sind zudem kompakt und langlebig. Ferner kann auf einen Lüfter usw. verzichtet werden, was eine besonders kompakte Bauform ermöglicht. Zudem ist eine Frequenz zum Betreiben des mindestens einen Ultraschallwandlers so einstellbar, dass die erzeugten Ultraschallschwingungen für ein menschliches Gehör nicht wahrnehmbar sind und die aktive Kühlung somit praktisch geräuschlos arbeitet.Ultrasonic transducers are also compact and durable. Furthermore, can be dispensed with a fan, etc., which allows a particularly compact design. In addition, a frequency for operating the at least one ultrasonic transducer is adjustable so that the generated ultrasonic vibrations for a human hearing are imperceptible and the active cooling thus operates virtually noiseless.

Unter einer aktiven Kühlvorrichtung kann insbesondere eine Kühlvorrichtung verstanden werden, welche aktiv ansteuerbar, insbesondere gezielt einschaltbar und ausschaltbar bzw. aktivierbar und deaktivierbar ist. Der mindestens eine Ultraschallwandler kann insbesondere zusammen mit mindestens einer Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle, der Leuchtvorrichtung an- und ausschaltbar sein. Dazu kann der mindestens eine Ultraschallwandler insbesondere mit einem Treiber verbunden sein, welcher sowohl die mindestens eine Lichtquelle als auch den mindestens einen Ultraschallwandler ansteuert (anschaltet/ausschaltet oder aktiviert/deaktiviert).An active cooling device may, in particular, be understood to be a cooling device which can be activated actively, in particular selectively switched on and switched off or activated and deactivated. The at least one ultrasonic transducer can in particular be switched on and off together with at least one light source, in particular a semiconductor light source, of the lighting device. For this purpose, the at least one ultrasonic transducer may in particular be connected to a driver which activates (switches on / off or activates / deactivates) both the at least one light source and the at least one ultrasonic transducer.

Die Leuchtvorrichtung weist mindestens eine Lichtquelle auf, z. B. einen Glühdraht, eine Leuchtkavität usw.The lighting device has at least one light source, for. As a glow wire, a luminous cavity, etc.

Die Leuchtvorrichtung kann insbesondere eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung sein. Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung weist ein oder mehrere Halbleiterlichtquellen auf. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z. B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z. B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z. B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z. B. mindestens einen Diodenlaser umfassen. The lighting device may in particular be a semiconductor lighting device. The semiconductor lighting device has one or more semiconductor light sources. Preferably, the at least one semiconductor light source comprises at least one light-emitting diode. If several LEDs are present, they can be lit in the same color or in different colors. A color can be monochrome (eg red, green, blue, etc.) or multichrome (eg, white). The light emitted by the at least one light-emitting diode can also be an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED). Several light emitting diodes can produce a mixed light; z. B. a white mixed light. The at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED). The at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount"). The at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, z. At least one Fresnel lens, collimator, and so on. Instead of or in addition to inorganic light emitting diodes, z. Based on InGaN or AlInGaP, organic LEDs (OLEDs, eg polymer OLEDs) can generally also be used. Alternatively, the at least one semiconductor light source z. B. comprise at least one diode laser.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die zumindest eine mit Luft überströmbare Oberfläche zumindest eine Kühloberfläche umfasst. Die Kühloberfläche kann insbesondere eine dedizierte Kühloberfläche sein, d. h. zur Wärmeableitung durch Konvektion vorgesehen sein. Die Kühloberfläche kann insbesondere eine Oberfläche oder mindestens einen Oberflächenbereich eines Kühlkörpers oder Wärmesenke umfassen oder sein (”Kühlkörperoberfläche”). Dadurch kann ein besonders hoher Wärmeübertrag auf die Luft erreicht werden.It is an embodiment that the at least one air-overflowable surface comprises at least one cooling surface. The cooling surface may in particular be a dedicated cooling surface, i. H. be provided for heat dissipation by convection. The cooling surface may in particular include or be a surface or at least one surface region of a heat sink or heat sink ("heat sink surface"). As a result, a particularly high heat transfer to the air can be achieved.

Es ist eine Weiterbildung, dass mehrere Ultraschallwandler für eine Ultraschallanregung mehrerer, insbesondere unterschiedlicher, Kühloberflächen verwendet werden. Es ist noch eine Weiterbildung, dass mehrere Ultraschallwandler für eine Ultraschallanregung mehrerer gleicher Kühloberfläche(n) verwendet werden. Es ist auch eine Weiterbildung, dass ein oder mehrere Ultraschallwandler für eine Anregung des gesamten jeweiligen Bauteils, insbesondere Kühlkörpers, vorgesehen sind.It is a further development that a plurality of ultrasonic transducers are used for ultrasound excitation of a plurality of, in particular different, cooling surfaces. It is still a further development that a plurality of ultrasonic transducers are used for ultrasound excitation of a plurality of the same cooling surface (s). It is also a development that one or more ultrasonic transducers for excitation of the entire respective component, in particular heat sink, are provided.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die zumindest eine mit Luft überströmbare Oberfläche zumindest eine Kühlstrukturoberfläche umfasst. Durch die im Gegensatz zu einer glatten Oberfläche vergrößerte Oberfläche der Kühlkörperstruktur kann eine besonders effektive Kühlung erreicht werden. Die Kühlkörperstruktur kann insbesondere Kühlstifte, Kühlrippen und/oder Kühllamellen aufweisen. Es ist in anderen Worten eine Weiterbildung, dass mindestens eine Kühlstrukturoberfläche, oder mindestens ein solcher Oberflächenbereich, mittels des mindestens einen Ultraschallwandlers zu einer Ultraschallschwingung angeregt wird.It is still an embodiment that the at least one surface that can be overflowed with air comprises at least one cooling structure surface. By contrast to a smooth surface enlarged surface of the heat sink structure, a particularly effective cooling can be achieved. The heat sink structure may in particular have cooling pins, cooling fins and / or cooling fins. In other words, it is a further development that at least one cooling structure surface, or at least one such surface region, is excited by means of the at least one ultrasonic transducer to form an ultrasonic vibration.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die mit Luft überströmbare Oberfläche, insbesondere Kühlstrukturoberfläche, mindestens eine ultraschallanregbare Struktur aufweist, insbesondere ein Feld oder Gruppe von Ultraschallwandlern. Die ultraschallanregbare Struktur kann mit lokalen Ultraschallwandlern und/oder lokal konzentrierten Ultraschallanregungsbereichen ausgestaltet sein. Mittels der ultraschallanregbaren Struktur kann die mit Luft überströmbare Oberfläche im Wesentlichen nur im Bereich der Ultraschallwandler und/oder Ultraschallanregungsbereiche ultraschallangeregt werden oder auch darüber hinaus, ggf. in einem geringeren Maße. Die ultraschallanregbare Struktur ist so angeordnet und ausgerichtet, dass durch sie eine verstärkte Luftströmung (der Quarzwind) erzeugbar ist. Dazu können die der Luft zugewandten Oberflächen der ultraschallanregbaren Struktur insbesondere in Richtung der zu erzeugenden Luftströmung geneigt oder sogar ganz daran ausgerichtet sein. Die Ultraschallwandler können einzeln angeregt oder gemeinsam angeregt werden (z. B. über eine entsprechende Vibrationsweiterleitungsstruktur).It is also an embodiment that the air-überströmbare surface, in particular cooling structure surface, at least one ultrasound-stimulable structure, in particular a field or group of ultrasonic transducers. The ultrasonically stimulable structure may be configured with local ultrasound transducers and / or locally concentrated ultrasound excitation regions. By means of the ultrasound-stimulable structure, the surface which can be overflowed with air can be ultrasonically excited only in the region of the ultrasound transducers and / or ultrasound excitation regions, or even beyond that, if necessary to a lesser extent. The ultrasonically stimulable structure is arranged and aligned so as to produce an increased air flow (the quartz wind). For this purpose, the air-facing surfaces of the ultrasound-stimulable structure, in particular in the direction of the air flow to be generated inclined or even be completely aligned. The ultrasonic transducers can be individually excited or excited together (eg via a corresponding vibration propagation structure).

Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die zumindest eine Kühlstrukturoberfläche zumindest eine Oberfläche einer Kühlrippe oder Kühllamelle umfasst. Die Kühlrippe oder Kühllamelle lässt sich besonders einfach ultraschallanregen und ermöglichen eine große ultraschallangeregte Oberfläche. Zudem ist die Kühlrippe oder Kühllamelle einfach an einen Ultraschallwandler anlenkbar. Die Kühlrippe oder Kühllamelle kann alternativ oder zusätzlich eine ultraschallanregbare Struktur mit lokalisierten Ultraschallwandlern oder Ultraschallanregungsbereichen umfassen, welche eine verstärkte Luftströmung in eine durch die ultraschallanregbare Struktur vorgegebene Richtung erzeugen kann.It is also an embodiment that the at least one cooling structure surface comprises at least one surface of a cooling fin or cooling fin. The cooling fins or cooling fins are particularly easy to excite by ultrasound and allow a large ultrasound-excited surface. In addition, the cooling fin or cooling fin is easily articulated to an ultrasonic transducer. The cooling fin or cooling fin may alternatively or additionally comprise an ultrasonically energizable structure having localized ultrasonic transducers or ultrasonic excitation regions which may generate an amplified air flow in a direction predetermined by the ultrasonically energizable structure.

Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die zumindest eine Kühlstrukturoberfläche zumindest zwei in eine gleiche Richtung ausgerichtete Kühlrippen oder Kühllamellen mit gegenüberliegenden Oberflächen umfasst. Durch die gegenüberliegenden Oberflächen wird ein, insbesondere seitlich offener, Luftkanal gebildet. Mittels einer Ultraschallanregung zumindest einer dieser gegenüberliegenden Oberflächen kann (a) eine Bildung von Grenzluftschichten verhindert und ein Wärmeaustausch durch der Luftkanal verstärkt werden und/oder (b) falls die Kühlrippen oder Kühllamellen eine ultraschallanregbare Struktur aufweisen, in dem Luftkanal eine Luftströmung (”Quarzwind”) hervorgerufen werden, welche eine starke Luftströmung durch den Luftkanal an den Kühlrippen oder Kühllamellen vorbei erzeugt. Insbesondere der durch den Quarzwind bewirkte Luftaustausch zwischen den Kühlrippen und Luft beträgt ein Vielfaches der freien Konvektion und führt zu einer deutlich verbesserten Entwärmung der Leuchtvorrichtung. Anstelle oder zusätzlich zu den Kühlrippen oder Kühllamellen können auch sämtliche andere, insbesondere gegenüberliegende, Oberflächen zum Erzeugen des Quarzwinds und/oder zur Ablösung von Grenzluftschichten angeregt werden.It is also an embodiment that the at least one cooling structure surface comprises at least two aligned in a same direction cooling fins or cooling fins with opposite surfaces. By the opposite surfaces is formed, in particular laterally open, air duct. By means of ultrasound excitation of at least one of these opposing surfaces, (a) formation of boundary air layers can be prevented and heat exchange through the air channel can be enhanced and / or (b) if the cooling fins or cooling fins are ultrasonically energizable Have structure in the air duct, an air flow ("quartz wind") caused, which generates a strong flow of air through the air duct on the cooling fins or cooling fins past. In particular, caused by the quartz wind air exchange between the cooling fins and air is a multiple of the free convection and leads to a significantly improved cooling of the lighting device. Instead of or in addition to the cooling fins or cooling fins, all other, in particular opposite, surfaces for generating the quartz wind and / or for detaching boundary air layers can be excited.

Es ist insbesondere eine Ausgestaltung, dass mittels des mindestens einen Ultraschallwandlers eine Gruppe von ringförmig, insbesondere drehsymmetrisch, zu einer Längsachse der Leuchtvorrichtung ausgerichteten Kühlrippen ultraschallanregbar ist. Diese Kühlrippen können Bereiche eines Kühlkörpers darstellen, insbesondere für einen Retrofitlampe. Dazu kann mindestens ein Ultraschallwandler an dem Kühlkörper befestigt sein. Auch diese Kühlrippen können eine ultraschallanregbare Struktur aufweisen.It is in particular an embodiment that by means of the at least one ultrasonic transducer, a group of annular, in particular rotationally symmetrical, aligned to a longitudinal axis of the lighting device cooling ribs is ultrasonally excitable. These cooling fins can represent areas of a heat sink, in particular for a retrofit lamp. For this purpose, at least one ultrasonic transducer can be attached to the heat sink. These cooling ribs can also have an ultrasonically stimulable structure.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die zumindest eine mit Luft überströmbare Oberfläche zumindest eine Reflektoroberfläche umfasst. So kann eine Wärmeabfuhr über einen auch als Kühlkörper oder Wärmesenke dienenden Reflektor verbessert werden. Dazu kann mindestens ein Ultraschallwandler an dem Reflektor befestigt sein. Der Reflektor kann z. B. ein schalenförmiger Reflektor sein, insbesondere mit einer parabolischen o. ä. Reflexionsoberfläche. Auch die Reflektoroberfläche kann eine ultraschallanregbare Struktur aufweisen. Der Reflektor kann insbesondere ein Reflektor einer Retrofitlampe, z. B. Glühlampen-Retrofitlampe oder Halogenlampen-Retrofitlampe, sein.It is yet another embodiment that the at least one air-overflowable surface comprises at least one reflector surface. Thus, a heat dissipation via a serving as a heat sink or heat sink reflector can be improved. For this purpose, at least one ultrasonic transducer can be attached to the reflector. The reflector can z. B. be a cup-shaped reflector, in particular with a parabolic o. Ä. Reflection surface. The reflector surface may also have an ultrasonically stimulable structure. The reflector may in particular a reflector of a retrofit lamp, for. B. incandescent retrofit or halogen retrofit lamp.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Oberfläche mittels des mindestens einen Ultraschallwandlers auf eine Frequenz von mindestens 40 kHz, insbesondere mindestens 75 kHz, anregbar ist. Es ist eine Weiterbildung dass die Frequenz zwischen 40 kHz und 200 kHz, insbesondere zwischen 75 kHz und 125 kHz liegt. Es ist eine besondere Weiterbildung, dass die Frequenz bei ca. 100 kHz liegt, insbesondere zwischen 90 kHz und 110 kHz. Diese Frequenzen und/oder Frequenzbereiche weisen den Vorteil auf, dass sie eine stark verbesserte Wärmeübertragung von der Oberfläche auf die sie umgebende Luft ermöglichen und gleichzeitig diese Frequenzen für das menschliche Gehör nicht wahrnehmbar sind.It is also an embodiment that the surface can be excited by means of the at least one ultrasonic transducer to a frequency of at least 40 kHz, in particular at least 75 kHz. It is a development that the frequency is between 40 kHz and 200 kHz, in particular between 75 kHz and 125 kHz. It is a particular development that the frequency is about 100 kHz, in particular between 90 kHz and 110 kHz. These frequencies and / or frequency ranges have the advantage that they allow a greatly improved heat transfer from the surface to the surrounding air and at the same time these frequencies are imperceptible to human hearing.

Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine Ultraschallwandler mindestens einen elektrostriktiven Aktor, magnetostriktiven Aktor und/oder Piezoaktor umfasst. Insbesondere der Piezoaktor weist den Vorteil auf, dass er einfach ansteuerbar, preisgünstig, robust, langlebig und kompakt ist. Der Ultraschallwandler kann ferner eine Anpassstruktur oder Resonanzstruktur aufweisen, welche z. B. mit dem Aktor gekoppelt ist und eine besonders effektive Überleitung und Abgabe der von dem Aktor erzeugten Ultraschallschwingungen erlaubt.It is a development that the at least one ultrasonic transducer comprises at least one electrostrictive actuator, magnetostrictive actuator and / or piezoelectric actuator. In particular, the piezoelectric actuator has the advantage that it is easy to control, inexpensive, robust, durable and compact. The ultrasonic transducer may further comprise an adaptation structure or resonance structure, which z. B. is coupled to the actuator and a particularly effective transfer and release of the ultrasonic vibrations generated by the actuator allowed.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Leuchtvorrichtung eine Halbleiterlampe ist. Bei der Halbleiterlampe ist aufgrund ihrer kleinen Bauform und hohen gewünschten Leuchtdichte die Ultraschallanregung besonders vorteilhaft einsetzbar.It is still a further development that the lighting device is a semiconductor lamp. In the semiconductor lamp, the ultrasonic excitation can be used particularly advantageously due to their small size and high desired luminance.

Es ist eine spezielle Weiterbildung, dass die Leuchtvorrichtung eine Retrofitlampe ist. Bei Retrofitlampen ist die Ultraschallanregung aufgrund der von den Retrofitlampen unbedingt einzuhaltenden, meist nicht auf Halbleiterlampen hin optimierten Form ganz besonders vorteilhaft einsetzbar.It is a special development that the lighting device is a retrofit lamp. In retrofit lamps, the ultrasound excitation can be used particularly advantageously because of the retrofit lamps, which are unconditionally to be observed, and which are generally not optimized for semiconductor lamps.

Die Retrofitlampe kann insbesondere eine Glühlampen-Retrofitlampe, eine Linienlampen-Retrofitlampe, eine Leuchtstoffröhren-Retrofitlampe oder eine Halogenlampen-Retrofitlampe sein.The retrofit lamp may be, in particular, an incandescent retrofit lamp, a line lamp retrofit lamp, a fluorescent tube retrofit lamp or a halogen lamp retrofit lamp.

Alternativ kann die Leuchtvorrichtung eine Leuchte oder ein Leuchtmodul sein.Alternatively, the lighting device may be a luminaire or a lighting module.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum erzwungenen Kühlen einer Leuchtvorrichtung, insbesondere Halbleiter-Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren ein Ultraschallanregen zumindest einer mit Luft überströmbaren Oberfläche der Leuchtvorrichtung umfasst. Dies ermöglicht die gleichen Vorteile wie bei der Leuchtvorrichtung.The object is also achieved by a method for forced cooling of a lighting device, in particular a semiconductor light-emitting device, wherein the method comprises ultrasonically exciting at least one surface of the light-emitting device that can be overflowed with air. This allows the same advantages as in the lighting device.

Es ist eine Ausgestaltung, dass das Verfahren ein Ultraschallanregen zumindest einer mit Luft überströmbaren Oberfläche eines Kühlkörpers umfasst.It is an embodiment that the method comprises an ultrasound excitation of at least one air-surmountable surface of a heat sink.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Verfahren ein Ultraschallanregen mit einer Frequenz von mindestens 40 kHz, insbesondere mindestens 75 kHz, insbesondere zwischen 75 kHz und 125 kHz, insbesondere von ca. 100 kHz, umfasst.It is yet another embodiment that the method comprises an ultrasonic excitation with a frequency of at least 40 kHz, in particular at least 75 kHz, in particular between 75 kHz and 125 kHz, in particular of approximately 100 kHz.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Ultraschallwandler im Wesentlichen gleichzeitig mit der mindestens einen Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle, angeschaltet und ausgeschaltet wird.It is yet an embodiment that the at least one ultrasonic transducer is switched on and off substantially simultaneously with the at least one light source, in particular semiconductor light source.

In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.In the following figures, the invention will be described schematically with reference to exemplary embodiments. In this case, the same or equivalent elements may be provided with the same reference numerals for clarity.

1 zeigt in Draufsicht Längskanten zweier parallel angeordneter, ultraschallangeregter Kühlrippen; 1 shows in plan view longitudinal edges of two parallel, ultrasonically excited cooling fins;

2 zeigt in Draufsicht Längskanten zweier parallel angeordneter, ultraschallangeregter Kühlrippen gemäß einer weiteren Ausführungsform; 2 shows in plan view longitudinal edges of two parallel arranged, ultrasonically excited cooling fins according to another embodiment;

3a zeigt in Draufsicht Längskanten zweier parallel angeordneter, nicht ultraschallangeregter Kühlrippen mit einem Geschwindigkeitsprofil von zwischen den Kühlrippen strömender Luft; 3a shows in plan view longitudinal edges of two parallel arranged, not ultrasonically excited cooling fins with a velocity profile of air flowing between the cooling fins air;

3b zeigt in Draufsicht Längskanten zweier parallel angeordneter, ultraschallangeregter Kühlrippen mit einem Geschwindigkeitsprofil von zwischen den Kühlrippen strömender Luft; 3b shows in plan view longitudinal edges of two parallel arranged, ultrasonically excited cooling fins with a velocity profile of air flowing between the cooling fins air;

4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen schalenförmigen, ultraschallanregbaren Reflektor in einem nicht ultraschallangeregten Zustand und in einem ultraschallangeregten Zustand; 4 shows a sectional side view of a cup-shaped, ultrasound excitable reflector in a non-ultrasound excited state and in an ultrasound-excited state;

5 zeigt in Ansicht von schräg oben ein ultraschallanregbares LED-Modul; und 5 shows in view obliquely from above an ultrasonically energizable LED module; and

6 zeigt in Ansicht von schräg oben eine ultraschallanregbare LED-Glühlampenretrofitlampe. 6 shows in oblique view from above an ultrasonically excitable LED incandescent retrofit lamp.

1 zeigt in Draufsicht Längskanten zweier parallel angeordneter, ultraschallangeregter Kühlrippen 1, 2. Die Kühlrippen 1, 2 stehen hier senkrecht oder vertikal. Die Kühlrippen 1, 2 können einen Teil eines Kühlkörpers 3 einer Leuchtvorrichtung 4 darstellen. Die Leuchtvorrichtung 4 kann insbesondere eine oder mehrere Leuchtdioden (o. Abb.) als Lichtquelle(n) aufweisen. Die beiden Kühlrippen 1, 2 sind von Luft. L umgeben und bilden zwischen ihren gegenüberliegenden Oberflächen 1a, 2a einen Luftkanal 5. 1 shows in plan view longitudinal edges of two parallel arranged, ultrasonically excited cooling fins 1 . 2 , The cooling fins 1 . 2 stand here vertically or vertically. The cooling fins 1 . 2 can be part of a heat sink 3 a lighting device 4 represent. The lighting device 4 may in particular have one or more light-emitting diodes (not shown) as the light source (s). The two cooling fins 1 . 2 are from air. L surround and form between their opposite surfaces 1a . 2a an air duct 5 ,

Die in einem nicht-ultraschallangeregten Zustand geradlinig (z. B. bandförmig) ausgebildeten Kühlrippen 1, 2 (und damit auch deren Oberflächen 1a, 2a) werden mittels eines Ultraschallwandlers 6 ultraschallangeregt und dazu in Schwingung versetzt, wie für einen ersten Verformungszustand durch die Wellenform der Kühlrippen 1, 2 angedeutet. Die gepunkteten Linien zeigen die Kühlrippen 1, 2 in einem zweiten Verformungszustand der Schwingungsanregung. Die Kühlrippen 1, 2 können mittels des gleichen Ultraschallwandlers 6 angeregt werden oder mittels unterschiedlicher Ultraschallwandler 6. Obwohl die Kühlrippen 1, 2 hier als gegenphasig schwingend gezeigt sind, ist dies nicht notwendig.The cooling ribs formed in a non-ultrasonically excited state in a straight line (eg band-shaped) 1 . 2 (and thus also their surfaces 1a . 2a ) are by means of an ultrasonic transducer 6 Ultrasound excited and vibrated, as for a first state of deformation by the waveform of the cooling fins 1 . 2 indicated. The dotted lines show the cooling fins 1 . 2 in a second deformation state of the vibration excitation. The cooling fins 1 . 2 can by means of the same ultrasonic transducer 6 be excited or by means of different ultrasonic transducers 6 , Although the cooling fins 1 . 2 This is not necessary here shown as oscillating in phase opposition.

Durch die Ultraschallanregung werden Grenzluftschichten abgelöst, so dass ein Wärmeübertrag von den Kühlrippen 1, 2 auf die Luft L verstärkt wird. So ergibt sich eine stark verbesserte Kühlung mittels des Kühlkörpers 3 bei einer gleichzeitig kompakten Bauform und eine hohen Langlebigkeit bei gleichzeitig geringen Kosten.Due to the ultrasonic excitation boundary air layers are detached, so that a heat transfer from the cooling fins 1 . 2 is amplified to the air L. This results in a greatly improved cooling by means of the heat sink 3 with a compact design and a long service life at low costs.

Der Ultraschallwandler 6 kann beispielsweise ein an dem Kühlkörper 3 befestigter Piezowandler sein, der das ihn antreibende elektrische Signal von einem Treiber (o. Abb.) erhält. Der Ultraschallwandler 6 erhält ein elektrisches Signal, mittels dessen er zu einer Schwingung mit einer Frequenz von ca. 100 kHz angeregt wird. Der Ultraschallwandler 6 überträgt die Schwingungen auf die Kühlrippen 1, 2, welche dann ebenfalls mit ca. 100 kHz schwingen. Die Frequenz von 100 kHz zeigt eine sehr gute Ablösung der Grenzluftschichten und ist von einem menschlichen Gehör nicht wahrnehmbar.The ultrasonic transducer 6 For example, one on the heat sink 3 fixed piezo converter, which receives the electric signal driving it from a driver (not shown). The ultrasonic transducer 6 receives an electrical signal, by means of which it is excited to a vibration with a frequency of about 100 kHz. The ultrasonic transducer 6 transfers the vibrations to the cooling fins 1 . 2 , which then also oscillate at about 100 kHz. The frequency of 100 kHz shows a very good separation of the boundary air layers and is imperceptible to human hearing.

Der Treiber kann der gleiche Treiber sein, welcher auch die mindestens eine Leuchtdiode ansteuert. Der Ultraschallwandler 6 kann zeitlich analog zu der mindestens einen Leuchtdiode oder zu einem Leuchtbetrieb der Leuchtvorrichtung 4 aktiviert-/deaktiviert werden. Der Ultraschallwandler 6 kann beispielsweise immer dann angeschaltet sein, wenn die Leuchtvorrichtung 4 angeschaltet ist.The driver can be the same driver which also drives the at least one light-emitting diode. The ultrasonic transducer 6 may be analogous to the at least one light emitting diode or to a lighting operation of the lighting device 4 be activated / deactivated. The ultrasonic transducer 6 For example, it can always be switched on when the lighting device 4 is turned on.

2 zeigt in Draufsicht Längskanten zweier parallel angeordneter, ultraschallangeregter Kühlrippen 7, B. Auch die Kühlrippen 7, 8 stehen senkrecht. Die Kühlrippen 7, 8 können einen Teil eines Kühlkörpers 9 einer Leuchtvorrichtung 10 darstellen. Die Leuchtvorrichtung 10 kann insbesondere eine oder mehrere Leuchtdioden (o. Abb.) als Lichtquelle(n) aufweisen. Die beiden Kühlrippen 7, 8 sind von Luft L umgeben und bilden zwischen ihren gegenüberliegenden Oberflächen 7a, 8a einen Luftkanal 11. 2 shows in plan view longitudinal edges of two parallel arranged, ultrasonically excited cooling fins 7 , B. Also the cooling fins 7 . 8th stand vertically. The cooling fins 7 . 8th can be part of a heat sink 9 a lighting device 10 represent. The lighting device 10 may in particular have one or more light-emitting diodes (not shown) as the light source (s). The two cooling fins 7 . 8th are surrounded by air L and form between their opposite surfaces 7a . 8a an air duct 11 ,

Im Gegensatz zu den Kühlrippen 1, 2 weisen die Kühlrippen 7, 7 Durchbrechungen 13 (z. B. umgebogene Laschen) in Richtung des Luftkanals 11 auf, in welche Ultraschallwandler 12 eingesetzt sind. Die Ultraschallwandler 12 bilden eine ultraschallanregbare Struktur. Die Ultraschallwandler 12 können hier insbesondere einen Piezoaktor als Antrieb und eine darauf aufgesetzte Anpassstruktur bzw. Resonator aufweisen.Unlike the cooling fins 1 . 2 have the cooling fins 7 . 7 perforations 13 (eg bent tabs) in the direction of the air duct 11 on, in which ultrasonic transducer 12 are used. The ultrasonic transducers 12 form an ultrasonically stimulable structure. The ultrasonic transducers 12 can in particular have a piezoelectric actuator as a drive and a patch structure or resonator mounted thereon.

Die Ultraschallwandler 12 sind mit ihrer an den Kühlkanal 11 grenzenden Oberfläche 12a in Richtung der Strömungsrichtung der Luft L, welche hier durch die großen Pfeile angedeutet ist, geneigt, z. B. um 45°. Die Oberfläche 12a wird durch die Anpassstruktur gebildet. In anderen Worten steht die an den Kühlkanal 11 grenzende Oberfläche 12a der Ultraschallwandler 12 nicht senkrecht zu der Strömungsrichtung, sondern unter einem Winkel in Strömungsrichtung der Luft L geneigt. Der Winkel beträgt vorzugsweise mindestens 45° bis 90° (wobei eine Stellung von 90° eine Ausrichtung der Flächennormalen der Oberfläche 12a genau in Richtung der Luftströmung bedeutet).The ultrasonic transducers 12 are with her to the cooling channel 11 bordering surface 12a in the direction of the flow direction of the air L, which is indicated here by the large arrows, inclined, z. B. by 45 °. The surface 12a is formed by the matching structure. In other words, it stands on the cooling channel 11 bordering surface 12a the ultrasonic transducer 12 not perpendicular to the flow direction but at an angle in the flow direction of the air L inclined. The angle is preferably at least 45 ° to 90 ° (with a position of 90 ° an orientation of Surface normals of the surface 12a exactly in the direction of the air flow means).

Bei einer Aktivierung der Ultraschallwandler 12 werden diese in Schwingung versetzt. Auch die umgebenden Kühlrippen 7, 8 können optional zur Ultraschallschwingung angeregt werden, um die Grenzluftschichten großflächig abzulösen, jedoch schwingen diese dann in einem geringeren Maß als die Ultraschallwandler 12. Durch die Ultraschallwandler 12 wird die Luft L an deren Oberfläche 12a in den Kühlkanal 11 gedrückt und damit anteilig auch in Strömungsrichtung der Luft L. Folglich ergibt sich eine starke Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft L (”Quarzwind”), welche weit stärker werden kann als z. B. die durch einen Kamineffekt erreichbare Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch lässt sich eine starke Luftströmung durch die Ultraschallwandler 12 auch dann erzeugen, falls die Kühlrippen 7, 8 waagerecht oder senkrecht in die umgekehrte Richtung ausgerichtet sind.Upon activation of the ultrasonic transducer 12 they are set in vibration. Also the surrounding cooling fins 7 . 8th can be optionally excited to ultrasonic vibration in order to replace the boundary air layers over a large area, but then swing them to a lesser extent than the ultrasonic transducer 12 , By the ultrasonic transducers 12 the air L is at the surface 12a in the cooling channel 11 Consequently, there is a strong increase in the flow velocity of the air L ("quartz wind"), which can be much stronger than z. B. the achievable by a chimney effect flow rate. This allows a strong flow of air through the ultrasonic transducer 12 even if the cooling fins produce 7 . 8th horizontally or vertically in the opposite direction.

Die Ultraschallwandler 12 können einzeln angesteuert werden oder über eine gemeinsame Vibrationsweiterleitungsstruktur miteinander verbunden sein, wobei dann nur die Vibrationsweiterleitungsstruktur zur Ultraschallschwingung angeregt zu werden braucht.The ultrasonic transducers 12 may be individually controlled or connected to each other via a common vibration propagation structure, in which case only the vibration propagation structure needs to be excited for ultrasonic oscillation.

Jedoch ist die Form, Zahl und Anordnung der Ultraschallwandler 12 nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt.However, the shape, number and arrangement of the ultrasonic transducers 12 not limited to the embodiment shown.

3a zeigt in Draufsicht die Längskanten der Kühlrippen 7, 8 mit einem Geschwindigkeitsprofil der zwischen ihnen strömenden Luft, wobei die Kühlrippen 7, 8 nicht ultraschallangeregt sind. Die Durchbrechungen 13 und Ultraschallwandler 12 sind nicht eingezeichnet. Die Geschwindigkeit und Richtung der Luft L ist durch Pfeile angedeutet, wobei kürzere Pfeile eine geringere Geschwindigkeit symbolisieren. Die Luft L in dem Luftkanal 11 steigt von unten nach oben auf, da bei einem Betrieb der Leuchtvorrichtung 10 die Kühlrippen 7, 8 durch die mindestens eine Leuchtdiode aufgewärmt werden und so durch Wärmeübertrag auch die in dem Luftkanal 11 befindliche Luft L erwärmen (”Kaminefffekt”). 3a shows in plan view the longitudinal edges of the cooling fins 7 . 8th with a velocity profile of the air flowing between them, the cooling fins 7 . 8th are not ultrasound excited. The breakthroughs 13 and ultrasonic transducers 12 are not shown. The speed and direction of the air L is indicated by arrows, with shorter arrows symbolizing a lower speed. The air L in the air duct 11 rises from bottom to top, since during operation of the lighting device 10 the cooling fins 7 . 8th be warmed up by the at least one light emitting diode and so by heat transfer in the air duct 11 heat the air L ("chimney effect").

Die Grenzluftschichten unmittelbar an der Oberfläche 1a, 2a der Kühlrippen 7, 8 weisen die geringste Geschwindigkeit (kürzeste Pfeile) auf. Die Grenzluftschichten stellen somit eine thermische Barriere für eine Wärmeübertragung zwischen den Kühlrippen 7, 8 und der Luft L dar.The boundary air layers directly on the surface 1a . 2a the cooling fins 7 . 8th have the lowest speed (shortest arrows). The boundary air layers thus provide a thermal barrier for heat transfer between the cooling fins 7 . 8th and the air L dar.

3b zeigt in Draufsicht die Längskanten der nun ultraschallangeregten Kühlrippen 7, 8 mit einem zugehörigen Geschwindigkeitsprofil von zwischen den Kühlrippen 7, 8 strömender Luft L. Die Ultraschallanregung ist durch die gepunkteten Linien angedeutet. Durch die Ultraschallanregung der Kühlrippen 7, 8, insbesondere der Oberflächen 12a der Ultraschallwandler 12, wird die Geschwindigkeit der Luft, und zwar auch an den Grenzluftschichten, stark erhöht, was einen verbesserten Wärmeübertrag von den Kühlrippen 7, 8 auf die Luft L und einen höheren Durchsatz der Luft durch den Luftkanal 11 ermöglicht. 3b shows in plan view the longitudinal edges of the now ultrasonically excited cooling fins 7 . 8th with an associated velocity profile from between the cooling fins 7 . 8th flowing air L. The ultrasound excitation is indicated by the dotted lines. By the ultrasonic excitation of the cooling fins 7 . 8th , in particular the surfaces 12a the ultrasonic transducer 12 , the speed of the air, even at the boundary air layers, greatly increased, resulting in improved heat transfer from the cooling fins 7 . 8th to the air L and a higher throughput of air through the air duct 11 allows.

Die Leuchtvorrichtung 4 kann beispielsweise eine Glühlampen-Retrofitlampe oder eine Halogenlampen-Retrofitlampe sein.The lighting device 4 For example, it may be an incandescent retrofit lamp or a halogen retrofit lamp.

4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen schalenförmigen, ultraschallanregbaren Reflektor 14 einer Leuchtvorrichtung 15 in einem nicht ultraschallangeregten Zustand (durchgezogene Linie) und in einem ultraschallangeregten (gepunktete Linie) Zustand. Eine Innenseite 14a des Reflektors 14 wird von einer Leuchtdiode 16 angestrahlt, welche durch einen Kühlkörper 17 passiv kühlbar ist. Der Reflektor 14 dient ebenfalls als ein Kühlkörper, und zwar beispielsweise durch eine thermische Verbindung zu der Leuchtdiode 16 und/oder für einen Treiber (o. Abb.). 4 shows a sectional view in side view of a cup-shaped, ultrasound excitable reflector 14 a lighting device 15 in a non-ultrasound-excited state (solid line) and in an ultrasound-excited (dotted line) state. An inside 14a of the reflector 14 is from a light emitting diode 16 illuminated by a heat sink 17 passively coolable. The reflector 14 also serves as a heat sink, for example, by a thermal connection to the light emitting diode 16 and / or for a driver (not shown).

Zur Ultraschallanregung ist an einer Außenseite 14b des Reflektors ein Ultraschallwandler 6 angeordnet, wobei dessen Position im Wesentlichen frei wählbar ist, insbesondere an der Außenseite. Durch die Ultraschallanregung des Reflektors 14 wird auch hier die Geschwindigkeit der Grenzluftschichten an der Innenseite 14a und an der Außenseite 14b stark erhöht, was einen verbesserten Wärmeübertrag von dem Reflektor 14 auf die Luft L und eine höhere Strömungsgeschwindigkeit der Grenzluftschichten ermöglicht. So kann eine Kühlwirkung des Reflektors 14 stark erhöht werden.For ultrasonic stimulation is on an outside 14b of the reflector an ultrasonic transducer 6 arranged, wherein the position is substantially arbitrary, in particular on the outside. By the ultrasonic excitation of the reflector 14 Here, too, the speed of the boundary air layers on the inside 14a and on the outside 14b greatly increased, resulting in improved heat transfer from the reflector 14 to the air L and a higher flow velocity of the boundary air layers allows. So can a cooling effect of the reflector 14 be greatly increased.

Die Leuchtvorrichtung 15 kann beispielsweise eine Halogenlampen-Retrofitlampe sein.The lighting device 15 may be, for example, a halogen lamp retrofit lamp.

Die Innenseite 14a und/oder die Außenseite 14b können eine ultraschallanregbare Struktur aufweisen, z. B. ein Feld von Ultraschallwandlern.The inside 14a and / or the outside 14b may have an ultrasonically stimulable structure, e.g. B. a field of ultrasonic transducers.

5 zeigt in Ansicht von schräg oben ein ultraschallanregbares LED-Modul 18. Das LED-Modul 18 weist eine kreisscheibenförmige Leiterplatte 19 auf, an deren Vorderseite 20 in einem zentralen Bereich mehrere Lichtquellen in Form von Leuchtdioden 21 angeordnet sind. Um die Leuchtdioden 21 herum ist die Vorderseite 20 mit elektronischen Bauelementen 22 eines Treibers sowie einem elektrischen Anschluss 23 bestückt. Die Leuchtdioden 21 und die elektronischen Bauelemente 22 erzeugen bei einem Betrieb Abwärme, welche durch die Leiterplatte 19 auf einen Kühlkörper 24 übertragen wird. Die Leiterplatte 19 ist dazu in eine entsprechende Aufnahme 25 eingesetzt und liegt mit ihrer Rückseite flächig auf dem Kühlkörper 24 auf. Zwischen der Leiterplatte 19 und dem Kühlkörper 24 befindet sich ein Wärmeübergangsmaterial (o. Abb.), z. B. ein sog. TIM (”Thermal Interface Material”; thermisches Schnittstellenmaterial), z. B. in Form einer gut wärmeleitfähigen und elastischen Lage, insbesondere eines Kissens. An seiner umlaufenden Seitenfläche 26 weist der Kühlkörper 24 einen Kranz von symmetrisch um eine Längsachse S des LED-Moduls 18 verteilten Kühlrippen 27 auf. Die Kühlrippen 27 sind in die gleiche Richtung parallel zur Längsachse S ausgerichtet und ferner radial in Bezug auf die Längsachse S ausgerichtet. Dadurch sind zwei benachbarte Kühlrippen 27 fast oder praktisch parallel zueinander ausgerichtet. Durch zwei benachbarte Kühlrippen 27 wird somit ein dazwischenliegender Luftkanal 5 gebildet. Die zwei benachbarte Kühlrippen 27 weisen einen zu 1 und 3a und 3b analogen Aufbau auf, so dass zu ihrer Ultraschallanregung auf diese vorstehenden Figuren verwiesen wird. 5 shows in oblique view from above an ultrasonically excitable LED module 18 , The LED module 18 has a circular disk-shaped circuit board 19 on, at the front 20 in a central area several light sources in the form of light emitting diodes 21 are arranged. To the light-emitting diodes 21 around is the front 20 with electronic components 22 a driver and an electrical connection 23 stocked. The light-emitting diodes 21 and the electronic components 22 generate waste heat during operation, which through the circuit board 19 on a heat sink 24 is transmitted. The circuit board 19 is in a corresponding recording 25 used and lies with its back flat on the heat sink 24 on. Between the circuit board 19 and the heat sink 24 there is a heat transfer material (not shown), z. As a so-called. TIM ("Thermal Interface Material", thermal interface material), z. B. in the form of a good thermal conductivity and elastic layer, in particular a pillow. At its circumferential side surface 26 has the heat sink 24 a ring of symmetrical about a longitudinal axis S of the LED module 18 distributed cooling fins 27 on. The cooling fins 27 are aligned in the same direction parallel to the longitudinal axis S and also radially aligned with respect to the longitudinal axis S. As a result, there are two adjacent cooling fins 27 Aligned almost or practically parallel to each other. By two adjacent cooling ribs 27 thus becomes an intermediate air channel 5 educated. The two adjacent cooling fins 27 assign one 1 and 3a and 3b analogous structure, so that reference is made to their ultrasonic excitation on these previous figures.

Der Ultraschallwandler 6 kann beispielsweise an einer Vorderseite des Kühlkörpers 24 befestigt sein und z. B. über den Treiber mit Steuersignalen gespeist werden. Mittels des Ultraschallwandlers 6 kann der Kühlkörper 24, insbesondere dessen Kühlrippen 27, zu Ultraschallschwingungen angeregt werden.The ultrasonic transducer 6 For example, on a front of the heat sink 24 be attached and z. B. be fed via the driver with control signals. By means of the ultrasonic transducer 6 can the heat sink 24 , in particular its cooling fins 27 , are excited to ultrasonic vibrations.

Die Kühlrippen 27 können mit einer ultraschallanregbaren Struktur ausgerüstet sein.The cooling fins 27 can be equipped with an ultrasonically excitable structure.

6 zeigt in Ansicht von schräg oben eine Leuchtvorrichtung in Form einer ultraschallanregbaren LED-Glühlampenretrofitlampe 28. Die LED-Glühlampenretrofitlampe 28 weist eine Vorderseite mit einem lichtdurchlässigen Kolben 34 und eine Rückseite mit einem Sockel 29, z. B. Edisonsockel, für einen Stromanschluss auf. Die LED-Glühlampenretrofitlampe 28 ist im Wesentlichen drehsymmetrisch zu ihrer Längsachse S ausgestaltet. Der Kolben 34 überdeckt mehrere symmetrisch zu der Längsachse S auf einer kreisscheibenförmigen Leiterplatte 30 angeordnete Leuchtdioden 21. Zwischen dem Sockel 29 und der Leiterplatte 30 befindet sich ein Kühlkörper 31. Der Kühlkörper 31 weist an seiner umlaufenden Seitenfläche 32 einen Kranz von symmetrisch um eine Längsachse S der LED-Glühlampenretrofitlampe 28 verteilten Kühlrippen 33 auf. Die Kühlrippen 33 sind in die gleiche Richtung parallel zu der Längsachse S ausgerichtet und ferner radial in Bezug auf die Längsachse S ausgerichtet. Auch hier kann durch eine Ultraschallanregung des Kühlkörpers 31 eine Strömungsgeschwindigkeit einer über die Seitenfläche 32 strömenden Luft, insbesondere eine Strömungsgeschwindigkeit von Grenzluftschichten, erhöht werden, was eine Kühlleistung des Kühlkörpers 31 erhöht. 6 shows in oblique view from above a lighting device in the form of an ultrasonic excitable LED incandescent retrofit lamp 28 , The LED light bulb retrofit lamp 28 has a front with a translucent piston 34 and a back with a pedestal 29 , z. B. Edison socket, for a power connection. The LED light bulb retrofit lamp 28 is configured substantially rotationally symmetrical to its longitudinal axis S. The piston 34 covers several symmetrical to the longitudinal axis S on a circular disc-shaped circuit board 30 arranged light-emitting diodes 21 , Between the pedestal 29 and the circuit board 30 there is a heat sink 31 , The heat sink 31 indicates at its circumferential side surface 32 a ring of symmetrical about a longitudinal axis S of the LED incandescent retrofit lamp 28 distributed cooling fins 33 on. The cooling fins 33 are aligned in the same direction parallel to the longitudinal axis S and also radially aligned with respect to the longitudinal axis S. Again, by an ultrasonic excitation of the heat sink 31 a flow rate of one over the side surface 32 flowing air, in particular a flow velocity of boundary air layers, are increased, which is a cooling capacity of the heat sink 31 elevated.

Der Kühlkörper 31 weist in seinem Inneren ein Kühlkörperkavität (o. Abb.) zur Aufnahme einer Treiberplatine (o. Abb.) auf. Der Ultraschallwandler kann dann vorzugsweise innerhalb der Treiberkavität an dem Kühlkörper 31 angebracht sein. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform und einen einfache Kontaktierung des Treibers.The heat sink 31 has in its interior a Kühlkörperkavität (o. Fig.) for receiving a driver board (o. Fig.) On. The ultrasonic transducer may then preferably be located within the driver cavity on the heat sink 31 to be appropriate. This allows a particularly compact design and easy contacting of the driver.

Die Kühlrippen 33 können mit einer ultraschallanregbaren Struktur ausgerüstet sein.The cooling fins 33 can be equipped with an ultrasonically excitable structure.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.Of course, the present invention is not limited to the embodiments shown.

Insbesondere können auch Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele kombiniert oder ausgetauscht werden. So können der Reflektor 14 und/oder die Kühlrippen 27 oder 33 eine ultraschallanregbare Struktur ähnlich zu 2 aufweisen, insbesondere mit schräg in die Oberfläche eingesetzten Ultraschallwandlern 12.In particular, features of the individual embodiments can be combined or replaced. So can the reflector 14 and / or the cooling fins 27 or 33 an ultrasonically stimulable structure similar to 2 have, in particular with obliquely inserted into the surface ultrasonic transducers 12 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kühlrippecooling fin
1a1a
Oberfläche der KühlrippeSurface of the cooling fin
22
Kühlrippecooling fin
2a2a
Oberfläche der KühlrippeSurface of the cooling fin
33
Kühlkörperheatsink
44
Leuchtvorrichtunglighting device
55
Luftkanalair duct
66
Ultraschallwandlerultrasound transducer
77
Kühlrippecooling fin
7a7a
Oberfläche der KühlrippeSurface of the cooling fin
88th
Kühlrippecooling fin
8a8a
Oberfläche der KühlrippeSurface of the cooling fin
99
Kühlkörperheatsink
1010
Leuchtvorrichtunglighting device
1111
Luftkanalair duct
1212
Ultraschallwandlerultrasound transducer
12a12a
Oberfläche des UltraschallwandlersSurface of the ultrasonic transducer
1313
Durchbrechungperforation
1414
Reflektorreflector
14a14a
Innenseite des ReflektorsInside of the reflector
14b14b
Außenseite des ReflektorsOutside of the reflector
1515
Leuchtvorrichtunglighting device
1616
Leuchtdiodeled
1717
Kühlkörperheatsink
1818
Leuchtvorrichtunglighting device
1919
Leiterplattecircuit board
2020
Vorderseite der LeiterplatteFront of the circuit board
2121
Leuchtdiodeled
2222
elektronisches Bauelementelectronic component
2323
elektrischer Anschlusselectrical connection
2424
Kühlkörperheatsink
2525
Aufnahmeadmission
2626
Seitenflächeside surface
2727
Kühlrippecooling fin
2828
LED-GlühlampenretrofitlampeLED Glühlampenretrofitlampe
2929
Sockelbase
3030
Leiterplattecircuit board
3131
Kühlkörperheatsink
3232
Seitenflächeside surface
3333
Kühlrippecooling fin
3434
Kolbenpiston
LL
Luftair
SS
Längsachselongitudinal axis

Claims (15)

Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10), insbesondere Halbleiter-Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine aktive Kühlvorrichtung, wobei die mindestens eine aktive Kühlvorrichtung mindestens einen Ultraschallwandler (6; 12) für eine Ultraschallanregung zumindest einer mit Luft (L) überströmbaren Oberfläche (1a, 2a; 14a, 14b; 7a, 8a) der Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28) aufweist.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ), in particular semiconductor lighting device, comprising at least one active cooling device, wherein the at least one active cooling device comprises at least one ultrasonic transducer ( 6 ; 12 ) for an ultrasonic excitation of at least one surface which can be overflowed with air (L) ( 1a . 2a ; 14a . 14b ; 7a . 8a ) of the lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ) having. Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine überströmbare Oberfläche (1a, 2a; 14a, 14b) zumindest eine Kühloberfläche (1a, 2a; 14a, 14b; 7a, 8a) umfasst.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to claim 1, wherein the at least one overflowable surface ( 1a . 2a ; 14a . 14b ) at least one cooling surface ( 1a . 2a ; 14a . 14b ; 7a . 8a ). Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) nach Anspruch 2, wobei die zumindest eine überströmbare Oberfläche (1a, 2a; 14a, 14b; 7a, 8a) zumindest eine Kühlstrukturoberfläche (1a, 2a; 14a, 14b; 7a, 8a) umfasst.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to claim 2, wherein the at least one overflowable surface ( 1a . 2a ; 14a . 14b ; 7a . 8a ) at least one cooling structure surface ( 1a . 2a ; 14a . 14b ; 7a . 8a ). Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlstrukturoberfläche (1a, 2a; 14a, 14b; 7a, 8a) mindestens eine ultraschallanregbare Struktur (12) aufweist, wobei die der Luft zugewandten Oberflächen (12a) der ultraschallanregbaren Struktur (12) in Richtung einer zu erzeugenden Luftströmung geneigt sind.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the cooling structure surface ( 1a . 2a ; 14a . 14b ; 7a . 8a ) at least one ultrasonically excitable structure ( 12 ), wherein the air facing surfaces ( 12a ) of the ultrasonically excitable structure ( 12 ) are inclined in the direction of an air flow to be generated. Leuchtvorrichtung (4; 18; 28; 10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die zumindest eine Kühlstrukturoberfläche (1a, 2a; 14a, 14b; 7a, 8a) zumindest eine Oberfläche einer Kühlrippe (1, 2; 27; 33; 7, 8) umfasst.Lighting device ( 4 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to one of claims 3 or 4, wherein the at least one cooling structure surface ( 1a . 2a ; 14a . 14b ; 7a . 8a ) at least one surface of a cooling fin ( 1 . 2 ; 27 ; 33 ; 7 . 8th ). Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 10) nach Anspruch 5, wobei die zumindest eine Kühlstrukturoberfläche (1a, 2a; 7a, 8a) zumindest zwei gegenüberliegende Oberflächen (1a, 2a; 7a, 8a) von in eine gleiche Richtung ausgerichteter Kühlrippen (1, 2; 27; 33; 7, 8) umfasst.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 10 ) according to claim 5, wherein the at least one cooling structure surface ( 1a . 2a ; 7a . 8a ) at least two opposing surfaces ( 1a . 2a ; 7a . 8a ) of aligned in a same direction cooling fins ( 1 . 2 ; 27 ; 33 ; 7 . 8th ). Leuchtvorrichtung (4; 18; 28; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des mindestens einen Ultraschallwandlers (6; 12) eine Gruppe von ringförmig, insbesondere drehsymmetrisch, zu einer Längsachse (S) der Leuchtvorrichtung ausgerichteten Kühlrippen (1, 2; 27; 33; 7, 8) ultraschallanregbar ist.Lighting device ( 4 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to one of the preceding claims, wherein by means of the at least one ultrasonic transducer ( 6 ; 12 ) a group of annular, in particular rotationally symmetrical, to a longitudinal axis (S) of the lighting device aligned cooling fins ( 1 . 2 ; 27 ; 33 ; 7 . 8th ) is ultrasonically excitable. Leuchtvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die zumindest eine überströmbare Oberfläche (14a, 14b) zumindest eine Reflektoroberfläche umfasst.Lighting device ( 15 ) according to one of claims 2 to 6, wherein the at least one overflowable surface ( 14a . 14b ) comprises at least one reflector surface. Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die überströmbare Oberfläche (1a, 2a; 14a, 14b) mittels des mindestens einen Ultraschallwandlers (6; 12) auf eine Frequenz von mindestens 40 kHz, insbesondere mindestens 75 kHz, anregbar ist.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the overflowable surface ( 1a . 2a ; 14a . 14b ) by means of the at least one ultrasonic transducer ( 6 ; 12 ) is excitable to a frequency of at least 40 kHz, in particular at least 75 kHz. Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Ultraschallwandler (6; 12) mindestens einen Piezowandler aufweist.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ) one of the preceding claims, wherein the at least one ultrasonic transducer ( 6 ; 12 ) has at least one piezo transducer. Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung eine Lampe ist.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the lighting device is a lamp. Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) nach Anspruch 11, wobei die Leuchtvorrichtung eine Retrofitlampe, insbesondere Glühlampen-Retrofitlampe, ist.Lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ) according to claim 11, wherein the lighting device is a retrofit lamp, in particular incandescent retrofit lamp. Verfahren zum erzwungenen Kühlen einer Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10), wobei das Verfahren ein Ultraschallanregen zumindest einer mit Luft (L) überströmbaren Oberfläche (1a, 2a; 14a, 14b; 7a, 8a) der Leuchtvorrichtung (4; 15; 18; 28; 10) umfasst.Method for forced cooling of a lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ), wherein the method comprises ultrasonically exciting at least one surface () overflowable with air (L) ( 1a . 2a ; 14a . 14b ; 7a . 8a ) of the lighting device ( 4 ; 15 ; 18 ; 28 ; 10 ). Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ein Ultraschallanregen zumindest einer mit Luft (L) überströmbaren Oberfläche eines Kühlkörpers (3; 14; 24; 31; 9) umfasst.The method of claim 13, wherein the method comprises ultrasonically exciting at least one surface of a heat sink (FIG. 3 ; 14 ; 24 ; 31 ; 9 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Verfahren ein Ultraschallanregen mit einer Frequenz von mindestens 40 kHz, insbesondere mindestens 75 kHz, insbesondere zwischen 40 kHz und 200 kHz, insbesondere zwischen 75 kHz und 125 kHz, insbesondere von ca. 100 kHz, umfasst.Method according to one of claims 13 or 14, wherein the method comprises an ultrasonic excitation with a frequency of at least 40 kHz, in particular at least 75 kHz, in particular between 40 kHz and 200 kHz, in particular between 75 kHz and 125 kHz, in particular of about 100 kHz, includes.
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