DE102010046876B4 - Einschubmodul für Hochleistungs-LEDs - Google Patents

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Abstract

Einschubmodul (1) für Hochleistungs-LEDs (2) für rohrförmige Öffnungen (3), insbesondere zur Anordnung von LEDs (2) in Rohren oder Bohrungen mit einem geringen Durchmesser, aufweisend einen länglich ausgestalteten Kühlkörper (10), wobei der Kühlkörper (10) zum Abtransport der Wärme in Längsrichtung der Haupterstreckung des Kühlkörpers (10) an eine den Kühlkörper (10) umgebende rohrförmige Öffnung (3) ausgebildet ist und der Kühlkörper (10) zumindest bereichsweise derart flexibel ist, dass sich dessen Außenkontur an die Innenkontur der jeweiligen Öffnung (3) anpassen lässt und an dieser zumindest stellenweise anliegt, wobei der Kühlkörper (10) aus einem zumindest bereichsweise elastisch verformbaren wärmeleitenden Zylinder (11) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (11) zahlreiche längs verlaufende Schlitze (12) aufweist, durch welche wärmeleitende, elastisch federnde Kontaktflächen (13) gebildet werden und der Zylinder (11) durch elastische Verformung der Zylinderwandung in seinen Maßen frei veränderlich ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Einschubmodul für Hochleistungs-LEDs für rohrförmige Öffnungen, insbesondere zur Anordnung von LEDs in Rohren oder Bohrungen mit einem geringen Durchmesser, aufweisend einen länglich ausgestalteten Kühlkörper, wobei der Kühlkörper zum Abtransport der Wärme in Längsrichtung der Haupterstreckung des Kühlkörpers an eine den Kühlkörper umgebende rohrförmige Öffnung ausgebildet ist und der Kühlkörper zumindest bereichsweise derart flexibel ist, dass sich dessen Außenkontur an die Innenkontur der jeweiligen Öffnung anpassen lässt und an dieser zumindest stellenweise anliegt, wobei der Kühlkörper aus einem zumindest bereichsweise elastisch verformbaren wärmeleitenden Zylinder besteht.
  • Stand der Technik
  • Bei der Verwendung von Hochleistungs-LEDs als Anzeige- und Beleuchtungselemente ist eine geeignete Entwärmung unabdingbar für die einwandfreie und langlebige Funktion der LEDs. LEDs mit höherer Leistung benötigen daher einen Kühlkörper, um ihre Wärme ausreichend abführen zu können, da sie mit steigender Temperatur an Effizienz und Lebensdauer verlieren und oberhalb einer bestimmten Temperatur Schaden nehmen oder zerstört werden.
  • Die auf dem Markt befindlichen SMD LEDs auf Kühlkörpern sind plattenförmig ausgebildet, erfordern einen großflächigen Bauraum und benötigen in der Regel zusätzliche, spezielle Kühlkörper.
  • Derartige großflächige Kühlkörper wurden bspw. in DE 2009 017 522 U1 und WO 2009 070 949 A1 beschrieben. Diese Kühlkörper zeichnen sich insbesondere durch ihre charakteristischen Kühllamellen aus. Die Befestigung der LEDs auf den Kühlkörpern wird vielfach – wie bspw. in der DE 2009 017 522 U1 – mittels Schraubverbindung bewerkstelligt. Des Weiteren kann die Anordnung der LEDs an den Kühlkörpern aber auch mittels Klebung bspw. mit Epoxyd-Wärmeleitkleber, doppelseitigem, wärmeleitenden Klebstofffilm oder auch durch Auflöten erfolgen.
  • Aus dem Stand der Technik sind neben diesen zahlreichen Standardkühlkörpern, die für LED-Entwärmung einsetzbar sind, auch für LEDs modifizierte Kühlkörpervarianten bekannt.
  • So werden in DE 10 2007 045 555 A1 sowie in EP 1 659 337 A1 Kühlkörper mit einem länglichen Luftführungsbereich zur Führung einer Luftbewegung längs der Haupterstreckung des Luftführungsbereichs zum Abtransport von Wärme beschrieben. Ferner ist aus DE 20 2005 016 756 U1 eine Leuchte mit einer Mehrzahl von auf einer Platine angeordneten LEDs als Lichtquelle bekannt, bei der LEDs und Kühlkörper mittels einer länglich ausgestalteten Wärmeübertragungseinrichtung voneinander örtlich getrennt sind. Nachteilig an diesen Systemen ist, dass diese aufgrund ihrer Bauweise ebenfalls nicht für den Einsatz in Rohren oder Bohrungen mit einem geringen Durchmesser geeignet sind.
  • Aus DE 20 2008 001 506 U1 ist eine Kühlvorrichtung für LED-Leuchten zur Anordnung von LEDs in einem rohrförmigen Gehäuse mit einem geringen Durchmesser bekannt, die einen länglich ausgestalteten Kühlkörper aufweist. Der Kühlkörper ist zum Abtransport der Wärme in Längsrichtung der Haupterstreckung des Kühlkörpers an ein diesen umgebendes rohrförmiges Gehäuse ausgebildet, wobei die Außenkontur des Kühlkörpers an die Innenkontur des Gehäuses angepasst ist.
  • Gemäß DE 10 2007 045 555 A1 ist ein Wärmeleiter mit einem Kühlkörper flächig und kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise durch Klemmung, wobei der Kühlkörper aus einem elastischen Material gefertigt ist oder zumindest dementsprechend elastische Bereiche umfasst, so dass er mit dem Wärmeleiter im Sinne einer Rastverbindung verbunden, also beispielsweise aufgeklipst werden kann.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Einschubmodul mit einem Kühlkörper für Hochleistungs-LEDs zu schaffen, der konstruktiv einfach, in Hinblick auf die Wärmeableitung effektiv und darüber hinaus Platz sparend gestaltet ist und sich insbesondere aber nicht ausschließlich für den flexiblen Einsatz in Rohren oder Bohrungen mit einem geringen Durchmesser eignet.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Einschubmoduls sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Danach ist ein Einschubmodul mit einem Kühlkörper dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder zahlreiche längs verlaufende Schlitze aufweist, durch welche wärmeleitende, elastisch federnde Kontaktflächen gebildet werden und der Zylinder durch elastische Verformung der Zylinderwandung in seinen Maßen frei veränderlich ist.
  • Durch das erfindungsgemäße Einschubmodul kann nahezu jedes beliebige Metallrohr, jedes anders geartete wärmeleitende Rohr oder Bohrungen in wärmeleitenden Materialen als Kühlkörper genutzt werden und eröffnet auch einem Nichtfachmann neue und vielfältige Möglichkeiten der LED-Integration. Mittels des Einschubmoduls sind mithin vielseitigere Gestaltungsmöglichkeiten als einem speziell ausgelegten Kühlkörper an einer vorgegebenen Standard-Grundplatte möglich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des Einschubmoduls ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
  • In den Zeichnungen zeigen
  • 1 das Einschubmodul in einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 2 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Einschubmoduls wie in 1;
  • 3 das Einschubmodul, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, in einer Schnittansicht;
  • 4 das Einschubmodul in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht.
  • Ausführung der Erfindung
  • In der in den 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einschubmoduls 1 besteht der Kühlkörper 10 aus einem zumindest bereichsweise verformbaren wärmeleitenden – und vorzugsweise metallischen – Zylinder (z. B. Kreiszylinder, Prismen, etc.) 11, der vorzugsweise mit elastischen und/oder federnden Elementen 13 ausgestaltet ist, die es bspw. erlauben, den Zylinder 11 passgenau in Öffnungen 3 anzuordnen, die einen voneinander abweichenden Durchmesser aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführung des Einschubmoduls 1 ist der Zylinder 11 hierzu mit zahlreichen längs verlaufenden Schlitzen 12 versehen, welche die in den 1 und 2 dargestellten wärmeleitenden Kontaktflächen 13 bilden. Die durch die Schlitze 12 gebildeten Kontaktflächen 13 am Zylinder 11 sind nach außen gewölbt, weisen vorteilhafterweise eine Eigenspannung auf und wirken somit elastisch federnd.
  • 3 zeigt das Einschubmodul, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, in einer Schnittansicht. Durch das Einbringen des Zylinders 11 in eine Öffnung 3 werden die Kontaktflächen 13 an der Öffnung 3 zusammengepresst auf den von der jeweiligen Öffnung 3 vorgegebenen Innendurchmesser.
  • Der Vorteil dieser Ausführungsform des Kühlkörpers 10 mit elastischen und/oder federnden Elementen 13 besteht darin, dass diese sich zu einer optimalen Wärmeübertragung möglichst großflächig an die Innenwände einer Öffnung 3 anpassen und zudem einen besonders guten Halt des Einschubmoduls 1 innerhalb der Öffnung 3 gewährleisten, ohne dass es zu seiner Anordnung einer zusätzlichen Befestigungstechnik (bspw. Schrauben, Einpressen, Nieten, Schweißen, Löten, Kleben etc.) bedarf.
  • Wie aus 3 ersichtlich, kann der Zylinder 11 selbstverständlich auch so ausgeformt sein, dass er bereits passgenau in eine dafür vorgesehene Öffnung 3 eingeführt werden kann, so dass der wärmeleitende Kontakt zur Innenwand einer Öffnung 3 über die gesamte Zylinderoberfläche 11 einschließlich der Elemente 13 erfolgt. Die federnden Elemente 13 können in dieser Ausführung neben ihrer Funktion als Wärmeleiter zusätzlich der vorzugsweise reversiblen Fixierung des Einschubmoduls 1 dienen.
  • In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführung des Einschubmoduls 1 ist die SMD LED 2 auf einer Miniplatine 4 angebracht, die wiederum stirnseitig an dem Kühlkörper 10 befestigt ist. In der in 1 dargestellten Ausführung ist an der Miniplatine 4 ein stromleitendes Kabel 15 angeordnet, welches in die Öffnung 3 zu einer Stromquelle (nicht dargestellt) geführt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Kühlkörper 10 selbst Strom führend ausgestaltet sein, vorzugsweise dergestalt, dass eine mehrpolige Stromführung durch den Kühlkörper 10 an die SMD LED 2 möglich ist. Hierzu können Strom führende Bereiche des Kühlkörpers 10 voneinander unabhängig und elektrisch isoliert ausgestaltet sein. Die Zuführung des Stroms kann hierbei über in der Öffnung 3 vorgesehene Leitungen oder über die Innenwandung der Öffnung 3 direkt erfolgen, die in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls Strom führende Bereiche aufweist, die elektrisch isoliert sind.
  • Die Ausgestaltung der elastischen und/oder federnden Elemente 13 an dem Zylinder 11 kann darüber hinaus auf vielfältige andersartige und dem Fachmann geläufige Weise erfolgen.
  • So besteht der in 4 dargestellte Kühlkörper 10 aus einem zumindest bereichsweise verformbaren wärmeleitenden – vorzugsweise metallischen – Zylinder 11, welcher zumindest einseitig geschlitzt ist und somit durch elastische Verformung der Zylinderwandung in seinen Maßen frei veränderlich ist. Die in dieser Ausführung verwendete SMD LED 2 ist stirnseitig auf einer Miniplatine 4 aufgebracht, welche bspw. über ein wärmeleitendes Verbindungsstück 14 mit dem verformbaren Teil des Zylinders 11 verbunden ist.
  • In einer weiteren Ausführung kann die Miniplatine 4 samt SMD LED 2 auch durchaus innerhalb des Zylinders 11 angeordnet sein.
  • Das erfindungsgemäße Einschubmodul 1 beschränkt sich in seiner Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Einschubmodul
    2
    Hochleistungs-LED/SMD LED
    3
    Öffnung
    4
    Miniplatine
    10
    Kühlkörper
    11
    Zylinder
    12
    Schlitze
    13
    elastische und/oder federnde Elemente/Kontaktflächen
    14
    wärmeleitendes Verbindungsstück
    15
    Kabel

Claims (3)

  1. Einschubmodul (1) für Hochleistungs-LEDs (2) für rohrförmige Öffnungen (3), insbesondere zur Anordnung von LEDs (2) in Rohren oder Bohrungen mit einem geringen Durchmesser, aufweisend einen länglich ausgestalteten Kühlkörper (10), wobei der Kühlkörper (10) zum Abtransport der Wärme in Längsrichtung der Haupterstreckung des Kühlkörpers (10) an eine den Kühlkörper (10) umgebende rohrförmige Öffnung (3) ausgebildet ist und der Kühlkörper (10) zumindest bereichsweise derart flexibel ist, dass sich dessen Außenkontur an die Innenkontur der jeweiligen Öffnung (3) anpassen lässt und an dieser zumindest stellenweise anliegt, wobei der Kühlkörper (10) aus einem zumindest bereichsweise elastisch verformbaren wärmeleitenden Zylinder (11) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (11) zahlreiche längs verlaufende Schlitze (12) aufweist, durch welche wärmeleitende, elastisch federnde Kontaktflächen (13) gebildet werden und der Zylinder (11) durch elastische Verformung der Zylinderwandung in seinen Maßen frei veränderlich ist.
  2. Einschubmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Kontaktflächen (13) zusätzlich der – vorzugsweise reversiblen – Fixierung des Einschubmoduls (1) dienen.
  3. Einschubmodul nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromführung durch den Kühlkörper (10) an die LEDs (2) vorgesehen ist.
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