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 undWO 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 derDE 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 inEP 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 ausDE 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 in1 ; -
3 das Einschubmodul, wie es in den1 und2 dargestellt ist, in einer Schnittansicht; -
4 das Einschubmodul in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht. - Ausführung der Erfindung
- In der in den
1 und2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einschubmoduls1 besteht der Kühlkörper10 aus einem zumindest bereichsweise verformbaren wärmeleitenden – und vorzugsweise metallischen – Zylinder (z. B. Kreiszylinder, Prismen, etc.)11 , der vorzugsweise mit elastischen und/oder federnden Elementen13 ausgestaltet ist, die es bspw. erlauben, den Zylinder11 passgenau in Öffnungen3 anzuordnen, die einen voneinander abweichenden Durchmesser aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführung des Einschubmoduls1 ist der Zylinder11 hierzu mit zahlreichen längs verlaufenden Schlitzen12 versehen, welche die in den1 und2 dargestellten wärmeleitenden Kontaktflächen13 bilden. Die durch die Schlitze12 gebildeten Kontaktflächen13 am Zylinder11 sind nach außen gewölbt, weisen vorteilhafterweise eine Eigenspannung auf und wirken somit elastisch federnd. -
3 zeigt das Einschubmodul, wie es in den1 und2 dargestellt ist, in einer Schnittansicht. Durch das Einbringen des Zylinders11 in eine Öffnung3 werden die Kontaktflächen13 an der Öffnung3 zusammengepresst auf den von der jeweiligen Öffnung3 vorgegebenen Innendurchmesser. - Der Vorteil dieser Ausführungsform des Kühlkörpers
10 mit elastischen und/oder federnden Elementen13 besteht darin, dass diese sich zu einer optimalen Wärmeübertragung möglichst großflächig an die Innenwände einer Öffnung3 anpassen und zudem einen besonders guten Halt des Einschubmoduls1 innerhalb der Öffnung3 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 Zylinder11 selbstverständlich auch so ausgeformt sein, dass er bereits passgenau in eine dafür vorgesehene Öffnung3 eingeführt werden kann, so dass der wärmeleitende Kontakt zur Innenwand einer Öffnung3 über die gesamte Zylinderoberfläche11 einschließlich der Elemente13 erfolgt. Die federnden Elemente13 können in dieser Ausführung neben ihrer Funktion als Wärmeleiter zusätzlich der vorzugsweise reversiblen Fixierung des Einschubmoduls1 dienen. - In der in den
1 und2 dargestellten Ausführung des Einschubmoduls1 ist die SMD LED2 auf einer Miniplatine4 angebracht, die wiederum stirnseitig an dem Kühlkörper10 befestigt ist. In der in1 dargestellten Ausführung ist an der Miniplatine4 ein stromleitendes Kabel15 angeordnet, welches in die Öffnung3 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 Kühlkörper10 an die SMD LED2 möglich ist. Hierzu können Strom führende Bereiche des Kühlkörpers10 voneinander unabhängig und elektrisch isoliert ausgestaltet sein. Die Zuführung des Stroms kann hierbei über in der Öffnung3 vorgesehene Leitungen oder über die Innenwandung der Öffnung3 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 Zylinder11 kann darüber hinaus auf vielfältige andersartige und dem Fachmann geläufige Weise erfolgen. - So besteht der in
4 dargestellte Kühlkörper10 aus einem zumindest bereichsweise verformbaren wärmeleitenden – vorzugsweise metallischen – Zylinder11 , welcher zumindest einseitig geschlitzt ist und somit durch elastische Verformung der Zylinderwandung in seinen Maßen frei veränderlich ist. Die in dieser Ausführung verwendete SMD LED2 ist stirnseitig auf einer Miniplatine4 aufgebracht, welche bspw. über ein wärmeleitendes Verbindungsstück14 mit dem verformbaren Teil des Zylinders11 verbunden ist. - In einer weiteren Ausführung kann die Miniplatine
4 samt SMD LED2 auch durchaus innerhalb des Zylinders11 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)
- 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. - Einschubmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Kontaktflächen (
13 ) zusätzlich der – vorzugsweise reversiblen – Fixierung des Einschubmoduls (1 ) dienen. - 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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