DE10300716B3 - Water-tight housing for electronic components e.g. for nautical signalling lamp, has elastic heat-conductive sealing element between inner and outer heat sink elements - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein wasserdichtes Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Bauelemente, wobei das Gehäuse aus schlecht wärmeleitendem Material, insbesondere Kunststoff, besteht. Die Erfindung betrifft auch ein Leuchtfeuer mit einem erfindungsgemäßen, wasserdichten Gehäuse, wobei innerhalb des Gehäuses mehrere lichtemittierende Dioden zum Abstrahlen von Signallicht vorgesehen sind und die lichtemittierenden Dioden auf einem ersten Kühlkörper angeordnet sind.The invention relates to a waterproof casing for receiving electronic components, the housing made of poor heat-conducting material, especially plastic. The invention also relates to a Beacon with a waterproof housing according to the invention, wherein inside the case several light-emitting diodes for emitting signal light are provided and the light emitting diodes on a first Heat sink arranged are.
Die Kühlung von Baugruppen mit elektronischen Bauelementen innerhalb geschlossener Gehäuse bereitet vielfach Schwierigkeiten, wenn die Wärmeableitung des Gehäuses selbst nicht ausreicht, um die entstehende Wärme abzuführen. Speziell bei Leuchtfeuern und insbesondere bei Leuchtfeuern für nautische Zwecke müssen die Leuchtfeuergehäuse zumindest wasserdicht ausgeführt sein. Auf Grund der Anordnung von Leuchtfeuern an schlecht zugänglichen Orten ist eine zuverlässige Ab dichtung des Gehäuses erforderlich, um einen möglichst wartungs- und inspektionsfreien Betrieb zu ermöglichen. Bezüglich einer möglichst langen Lebensdauer sind lichtemittierende Dioden herkömmlichen Glühlampen überlegen. Auf Grund der mittlerweile erfolgten Entwicklung von weißen und farbigen Hochleistungs-LEDs sind lichtemittierende Dioden leistungsfähig genug, um die bei Leuchtfeuern geforderten Leuchtdichten zu erreichen. Die hohe Lebensdauer von Hochleistungs-LEDs verringert sich aber signifikant, wenn solche Hochleistungs-LEDs längere Zeit bei höherer Umgebungstemperatur, beispielsweise mehr als 40 °C, betrieben werden. Gerade bei Leuchtfeuern für nautische Zwecke, die beispielsweise mit einem transparenten Kunststoff- oder Glasgehäuse versehen sind, ist eine ausreichende Wärmeableitung problematisch.Cooling assemblies with electronic Components within closed housings often cause difficulties, if the heat dissipation of the housing itself is not sufficient to dissipate the heat generated. Especially with beacons and especially for beacons for nautical purposes, the beacon housing at least waterproof his. Due to the arrangement of beacons on poorly accessible Locating is a reliable seal of the housing required to get one if possible enable maintenance and inspection-free operation. Regarding one preferably Long life are conventional light emitting diodes Think light bulbs. Due to the development of white and colored high-performance LEDs, light-emitting diodes are powerful enough to achieve the luminance requirements for beacons. The long service life of high-performance LEDs is significantly reduced, if such high power LEDs for a long time at higher Ambient temperature, for example, more than 40 ° C, operated. Just at beacons for nautical purposes, for example with a transparent plastic or glass case sufficient heat dissipation is problematic.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Mit der Erfindung soll ein wasserdichtes Gehäuse für elektronische Bauelemente und ein Leuchtfeuer mit wasserdichtem Gehäuse geschaffen werden, die eine für den Betrieb von Hochleistungs-LEDs ausreichende Wärmeabfuhr ermöglichen.With the invention, a waterproof casing for electronic Components and a beacon with a waterproof housing can be created the one for the operation of high-performance LEDs sufficient heat dissipation enable.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein wasserdichtes Gehäuse zur Anordnung elektronischer Bauelemente vorgesehen, wobei das Gehäuse aus schlecht wärmeleitendem Material, insbesondere Kunststoff, besteht, bei dem eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist und im Bereich der Durchgangsöffnung vom Innenraum des Gehäuses nach außen ein erster Kühlkörper, ein elastisches, wärmeleitendes Dichtungselement und ein zweiter Kühlkörper aneinander anliegend aufeinander folgen.According to the invention, this is a waterproof one casing provided for the arrangement of electronic components, the housing bad heat conduction Material, in particular plastic, exists in which a through opening is provided and in the area of the through opening from the interior of the housing Outside a first heat sink, a elastic, heat conductive Sealing element and a second heat sink abutting one another consequences.
Durch eine solche Anordnung kann zum einen eine zuverlässige Abdichtung des Gehäuses und zum anderen eine gute Wärmeabfuhr über den Wärmeleitpfad über den ersten, inneren Kühlkörper, das Dichtungselement und den zweiten, äußeren Kühlkörper realisiert werden. Eine Erwärmung des wenigstens abschnittsweise mit dem Innenraum des Gehäuses in Verbindung stehenden ersten Kühlkörpers wird durch die Wärmeleitung des elastischen Dichtungselements auf den wenigstens abschnittsweise mit der Umgebung in Verbindung stehenden zweiten Kühlkörper übertragen, der die Wärme dann beispielsweise an die Umgebungsluft abführen kann. Als Dichtungselement wird ein elastisches Element zur Spaltüberbrückung zwischen einem ersten und einem zweiten Kühlkörper bezeichnet, des nicht zwingend eine Abdichtfunktion übernehmen muss. Der Wärmewiderstand und die mechanischen Eigenschaften des Dichtungselements werden auf den vorgesehenen Anwendungszweck, beispielsweise abzuführende Wärmemenge und Umgebungstemperatur, abgestimmt.With such an arrangement on the one hand, a reliable one Sealing the housing and on the other hand good heat dissipation via the Thermal path through the first, inner heat sink, the sealing element and realized the second, outer heat sink become. A warming of at least in sections with the interior of the housing in Connected first heat sink is through heat conduction of the elastic sealing element on the at least in sections second heat sink connected to the environment, the the warmth can then, for example, lead to the ambient air. As a sealing element becomes an elastic element for bridging the gap between a first and a second heat sink, which does not necessarily have to perform a sealing function. The thermal resistance and the mechanical properties of the sealing element to the intended application, for example the amount of heat to be dissipated and ambient temperature.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Abdichtung des inneren Kühlkörpers und/oder des äußeren Kühlkörpers gegen das Gehäuse mittels des wärmeleitenden elastischen Dichtungselements.In a further development of the invention a seal of the inner heat sink and / or of the outer heat sink against the housing by means of the thermally conductive elastic sealing element.
In Weiterbildung der Erfindung ist vom Innenraum des Gehäuses nach außen gesehen eine Dicke einer Gehäusewand im Bereich der Durchgangsöffnung wenigstens 4 mal größer als eine Dicke des elastischen Dichtungselements im eingebauten Zustand.In development of the invention from the interior of the housing outward seen a thickness of a housing wall in the area of the passage opening at least 4 times larger than a thickness of the elastic sealing element in the installed state.
Auf diese Weise kann ein geringer Wärmewiderstand der Wärmebrücke über die Kühlkörper und das Dichtungselement im Vergleich zur Gehäusewand selbst erreicht werden. Dies gilt selbst dann, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements in der Größenordnung der Wärmeleitfähigkeit des Gehäusematerials liegt.This way, a small one thermal resistance the thermal bridge over the Heatsink and that Sealing element compared to the housing wall itself can be achieved. This applies even if the thermal conductivity of the sealing element in of the order of magnitude thermal conductivity of the housing material lies.
In Weiterbildung der Erfindung weist das elastische Dichtungselement vom Innenraum des Gehäuses nach außen gesehen im eingebauten Zustand eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm auf.In a further development of the invention the elastic sealing element from the interior of the housing Outside seen in the installed state a thickness in the range of 0.5 mm up to 1.5 mm.
Abmessungen des Dichtungselements in diesem Bereich ermöglichen eine zuverlässige Abdichtung des inneren und/oder des äußeren Kühl körpers gegen das Gehäuse, eine gute Spaltüberbrückung und ggf. Toleranzausgleich zwischen den beiden Kühlkörpern und stellen dabei noch einen geringen Wärmewiderstand des elastischen Dichtungselements sicher.Dimensions of the sealing element enable in this area a reliable Sealing the inner and / or the outer heat sink against the housing, a good gap bridging and If necessary, tolerance compensation between the two heat sinks and still make a low thermal resistance of the elastic sealing element safely.
In Weiterbildung der Erfindung weist das elastische Dichtungselement eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 1,5 W/mK auf.In a further development of the invention the elastic sealing element has a thermal conductivity in the range of 1.5 W / mK on.
Eine Wärmeleitfähigkeit in diesem Bereich, insbesondere zwischen 1 W/(mK) und 2 W/(mK), oder von mehr als 1 W/(mK) erlaubt die Realisierung von Dichtungselementen mit geringem Wärmewiderstand.A thermal conductivity in this area, in particular allowed between 1 W / (mK) and 2 W / (mK), or of more than 1 W / (mK) the realization of sealing elements with low thermal resistance.
In Weiterbildung der Erfindung ist der erste Kühlkörper mit einer Basis des Gehäuses und der zweite Kühlkörper mit einer aufsetzbaren Abdeckung des Gehäuses verbunden.In development of the invention the first heat sink with a base of the case and the second heat sink with an attachable cover of the housing connected.
Durch diese Maßnahmen ist das Gehäuse leicht zu montieren, da der zweite, äußere Kühlkörper fest mit einer aufsetzbaren Abdeckung des Gehäuses verbunden ist. Durch geeignete, abgedichtete Aufnahme des äußeren Kühlkörpers in der Abdeckung wird eine dichte Ausführung des Gehäuses ermöglicht und dennoch eine gute Wärmeableitung sichergestellt, da die beiden Kühlkörper unter Zwischenfügung des elastischen Dichtungselements aneinander anliegen und eventuelle Toleranzen und Spalte durch dieses überbrückt werden.These measures make the housing light to mount because the second, outer heat sink is fixed is connected to an attachable cover of the housing. With suitable sealed receptacle of the outer heat sink in the cover enables a sealed design of the housing and nevertheless good heat dissipation ensured because the two heat sinks under interposition of the elastic sealing element lie against each other and possible Tolerances and gaps can be bridged by this.
In Weiterbildung der Erfindung sind die elektronischen Bauelemente auf dem ersten Kühlkörper angeordnet.In further development of the invention the electronic components are arranged on the first heat sink.
Auf diese Weise wird ein Wärmeleitpfad mit geringem Widerstand von den elektronischen Bauelementen durch die Gehäusewand hindurch geschaffen.In this way, a heat conduction path with little resistance from the electronic components the housing wall created through it.
In Weiterbildung der Erfindung weist das elastische Dichtungselement einen Elastizitätsmodul im Bereich von 310 kPa oder 0,31 N/mm2 auf.In a development of the invention, the elastic sealing element has an elastic modulus in the range of 310 kPa or 0.31 N / mm 2 .
Mittels eines solchen Dichtungsmaterials mit einem Elastizitätsmodul zwischen 0,1 N/mm2 und 1 N/mm2 kann eine gute Spaltüberbrückung erreicht werden. Gegebenenfalls ist das Dichtungselement einseitig oder zweiseitig selbstklebend ausgebildet.A good gap bridging can be achieved by means of such a sealing material with a modulus of elasticity between 0.1 N / mm 2 and 1 N / mm 2 . If necessary, the sealing element is self-adhesive on one or two sides.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch ein Leuchtfeuer mit einem erfindungsgemäßen wasserdichten Gehäuse gelöst, bei dem innerhalb des Gehäuses mehrere lichtemittierende Dioden zum Abstrahlen von Signallicht vorgesehen sind und die lichtemittierenden Dioden auf einem ersten Kühlkörper angeordnet sind, und bei dem in einer Durchgangsöffnung des Gehäuses ein zweiter Kühlkörper angeordnet und zwischen dem ersten Kühlkörper und dem zweiten Kühlkörper ein wärmeleitendes elastisches Dichtungselement vorgesehen ist.The basis of the invention Problem is also caused by a beacon with a waterproof according to the invention casing solved at the inside of the case several light-emitting diodes for emitting signal light are provided and the light emitting diodes on a first Heat sink arranged are, and in which in a through opening of the housing a second Heat sink arranged and between the first heat sink and the second heat sink a thermally conductive elastic sealing element is provided.
Mittels des erfindungsgemäßen Leuchtfeuers lassen sich die zur Aufrechterhaltung der hohen Lebensdauer von lichtemittierenden Dioden erforderlichen Temperaturverhältnisse auch in einem wasserdichten Gehäuse schaffen. Gerade bei Leuchtfeuern und insbesondere bei Leuchtfeuern für nautische Zwecke sind lange Inspektions- und Wartungsintervalle bei garantierter Betriebssicherheit erforderlich. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, moderne weiße und farbige Hochleistungs-LEDs in Leuchtfeuern mit wasserdichten Gehäusen einzusetzen.By means of the beacon according to the invention can be used to maintain the long life of light-emitting diodes required temperature conditions also in a waterproof case create. Especially with beacons and especially with beacons for nautical purposes are long inspection and maintenance intervals with guaranteed Operational safety required. The invention enables modern white and colored high-performance LEDs in beacons with waterproof housings use.
In Weiterbildung der Erfindung weist der erste Kühlkörper einen metallischen Montageblock zur Befestigung der lichtemittierenden Dioden und ein mit dem Montageblock verbundenes, an einer Innenwandung des Gehäuses anliegendes Wärmeleitblech auf.In a further development of the invention the first heat sink one Metallic mounting block for fastening the light-emitting Diodes and one connected to the mounting block on an inner wall of the housing adjacent heat conducting plate on.
Mittels des Wärmeleitblechs lässt sich die vom Montageblock ausgehende Wärme verteilen und großflächig in den zweiten Kühlkörper einleiten. Das Wärmeleitblech kann beispielsweise auch an einer abnehmbaren Abdeckung des Gehäuses angeordnet sein, so dass nach dem Aufsetzen der Abdeckung das Wärmeleitblech mittels der Abdeckung gegen den Wärmeleitblock gepresst wird.By means of the heat conducting sheet Distribute the heat emanating from the mounting block and spread it over a large area initiate the second heat sink. The heat conducting can for example also be arranged on a removable cover of the housing be so that after putting on the cover the heat conducting plate is pressed against the heat-conducting block by means of the cover.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Montageblock ringartig ausgebildet und einerseits gegen eine Basisplatte und andererseits gegen eine Abdeckhaube des Gehäuses abgestützt.In development of the invention the mounting block is ring-shaped and on the one hand against one Base plate and supported on the other hand against a cover of the housing.
Beispielsweise ist eine transparente Abdeckhaube vorgesehen und an einem Außenumfang des ringartigen Montageblocks sind mehrere lichtemittierende Dioden für eine Rundum-Lichtabstrahlung angeordnet. Indem der Montageblock einerseits gegen eine Basisplatte und andererseits gegen eine Abdeckhaube des Gehäuses abgestützt ist, trägt dieser zur Stabilisierung des Gehäuses bei. Zweckmäßigerweise ist der Montageblock gegen die Abdeckung und das Dichtelement mit dem Wärmeleitblech abgestützt. Insgesamt ergibt sich ein kompakter Aufbau für ein Rundum-Leuchtfeuer bzw. eine Rundum-Seelaterne.For example, a transparent one Cover provided and on an outer circumference of the ring-like mounting block are several light-emitting diodes for all-round light emission arranged. By placing the mounting block on the one hand against a base plate and on the other hand is supported against a cover of the housing, this helps to stabilize of the housing at. Conveniently, is the mounting block against the cover and the sealing element the heat conducting plate supported. Overall, there is a compact structure for an all-around beacon or an all-round sea lantern.
In Weiterbildung der Erfindung weist der zweite Kühlkörper wenigstens einen metallischen Wärmeleitblock auf, der in eine Abdeckhaube des Gehäuses eingelassen ist.In a further development of the invention the second heat sink at least a metallic thermal block on, which is embedded in a cover of the housing.
Beispielsweise ist der metallischen Wärmeleitblock in die Abdeckhaube eingeklebt oder in anderer Weise gegen die Abdeckhaube abgedichtet. Als zusätzliche Sicherung des Wärmeleitblocks nach außen kann beispielsweise ein weiteres Wärmeleitblech auf der Außenseite der Abdeckhaube vorgesehen sein.For example, the metallic one heat conducting glued into the cover or in another way against the cover sealed. As an additional Securing the thermal block outward can, for example, another heat conducting plate on the outside the cover can be provided.
Weitere Merkmahle und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:Other features and advantages of the Erfin tion result from the claims and the following description of a preferred embodiment of the invention in conjunction with the drawings. The drawings show:
Ein in der Draufsicht der
Auf den insgesamt 12 ebenen Flächen des Außenumfangs
ist jeweils eine der Leuchtdioden
Der Montageblock
Der Montageblock
In der Schnittansicht entlang der
Linie II-II der
Ein Innenraum des Gehäuses wird
einerseits durch die Abdeckhaube
In dem Innenraum des Gehäuses sind,
wie anhand der
Der Montageblock
Wie in der
Zur Montage des Lichtmoduls
Das elastische Dichtungselement
Zusammenfassend wird durch die Erfindung eine
Möglichkeit
geschaffen, trotz wasserdichter und ggf. hermetisch abgedichteter
Ausführung
von Gehäusen,
in denen elektronische Bauelemente, wie lichtemittie rende Dioden
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