DE102004011974A1

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Info

Publication number: DE102004011974A1
Application number: DE102004011974A
Authority: DE
Inventors: Harald Greiner
Original assignee: CONRAD ELECTRONIC GmbH
Current assignee: CONRAD ELECTRONIC GmbH
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22
Also published as: EP1577613A2; EP1577613A3

Abstract

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel 1 für eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Gehäuse 2, in dem mindestens eine LED 3 angeordnet ist, wobei die LED 3 auf einem Kühlteil bzw. einem Teil zur Wärmeableitung, das mit dem Gehäuse 2 in Verbindung steht, angeordnet ist.The present invention relates to a lighting device 1 for a lighting device with a housing 2, in which at least one LED 3 is arranged, wherein the LED 3 on a cooling part or a part for heat dissipation, which is in communication with the housing 2, is arranged.

Description

Translated fromGerman

Dievorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel für eine Beleuchtungseinrichtungmit einem Gehäuse,in dem mindestens eine LED angeordnet ist.TheThe present invention relates to a lighting device for a lighting devicewith a housing,in which at least one LED is arranged.

AlsStand der Technik sind Halogen-Leuchtmittel bekannt, die in entsprechendeHalogen-Beleuchtungseinrichtungen einsetzbar sind. Derartige Halogen-Leuchtmittel sindunter Berücksichtigungihres hohen Anschaffungspreises sowie ihres durchschnittlichen Stromverbrauchsmit relativ hohen Kosten verbunden. Im Gegensatz dazu zeichnen sich Leuchtdioden,sogenannte LEDs, durch einen wesentlich niedrigeren Energieverbrauchsowie eine geringere Eigenerwärmungaus. Dementsprechend sind Leuchtmittel für Beleuchtungseinrichtungenbekannt, die mindestens eine LED aufweisen. Diese bereits bekanntenLED-Leuchtmittel haben allerdings den Nachteil, dass sie nur miteiner geringen Wattzahl betreibbar sind, um die Verlustleistungin Form von Wärmezu begrenzen. Bei zu hohen Leistungen und damit verbundenen zu hohenTemperaturen würdedas Leuchtmittel nicht mehr funktionieren und gegebenenfalls Schadenerleiden.WhenState of the art are halogen lamps known in the correspondingHalogen lighting devices can be used. Such halogen bulbs areconsideringtheir high purchase price and their average power consumptionassociated with relatively high costs. In contrast, light-emitting diodes are characterizedso-called LEDs, through a much lower energy consumptionand a lower self-heatingout. Accordingly, bulbs for lighting devicesknown, which have at least one LED. These already knownHowever, LED bulbs have the disadvantage that they only witha low wattage are operable to the power lossin the form of heatto limit. Too high power and associated highTemperatures wouldthe bulbs stop working and may cause damagesuffer.

DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein miteiner LED ausgestattetes Leuchtmittel für eine Beleuchtungseinrichtungzur Verfügungzu stellen, welches mit einer höherenLeistung als bisher betreibbar ist.TheObject of the present invention is therefore a witha LED-equipped bulb for a lighting deviceto disposalto put, which with a higherPerformance is as yet operable.

DieseAufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 gelöst. VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis20.TheseTask is solved by the entire teaching of claim 1. advantageousFurther developments of the invention will become apparent from the dependent claims 2 to20th

Beidem erfindungsgemäßen Leuchtmittelist die LED auf einem Kühlteilzur Wärmeableitung,das mit dem Gehäusein Verbindung steht, angeordnet. Mit dieser Anordnung kann die inder LED entstehende Verlustleistung bzw. Wärme nach außen abgeleitet werden, so dassauch eine LED mit einer höheren Wattleistungbetreibbar ist. Beispielsweise steigt die Temperatur einer LED,die mit 3 W betrieben wird, nur bis ca. 28°C über die Umgebungstemperaturan. Die Temperatur des Leuchtmittels selbst beträgt damit ca. 60°C. Die Abführung derWärme über das Kühlteil zurWärmeableitungund von dort überdas Gehäusehat außerdemden Vorteil, dass ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. DasKühlteilbzw. das Teil zur Wärmeableitungdient dabei im Wesentlichen der Ableitung der in der LED erzeugtenWärme,wobei das Gehäuseim Wesentlichen der Kühlungbzw. der Abführungder Wärmean die Umgebungsluft dient.atthe illuminant according to the inventionis the LED on a refrigeratorfor heat dissipation,that with the casein communication. With this arrangement, the inthe LED resulting heat dissipation or heat are dissipated to the outside, so thatalso an LED with a higher wattageis operable. For example, the temperature of an LED rises,which is operated with 3 W, only up to about 28 ° C above ambient temperatureat. The temperature of the lamp itself is thus about 60 ° C. The discharge of theHeat over the cooling part toheat dissipationand from there onthe housinghas as wellthe advantage that a high efficiency can be achieved. Therefrigeratoror the part for heat dissipationIt essentially serves the derivation of the generated in the LEDWarmth,the caseessentially the coolingor the dischargethe heatto the ambient air.

Mitbesonderem Vorteil kann das Leuchtmittel für Halogen-Beleuchtungseinrichtungen geeignet sein,so dass das Leuchtmittel als energie- und kostensparende Alternative zu einemherkömmlichen Halogen-Glühlampen-Leuchtmittel eingesetztwerden kann. Weitere Vorteile bestehen darin, dass die Lichtleistungdes LED-Leuchtmittels bzw. des LED-Spots der eines Halogen-Strahlers angepasst werdenkann. Vorteilhafterweise kann der Aufbau des Leuchtmittels, insbesondereder elektrische Anschluss, kompatibel zu Standard-Halogen-Leuchtmittelnsein. Das LED-Leuchtmittel ist erschütterungs- und schockfest. ImVergleich zum üblichenHalogen-Leuchtmittel fallen niedrige Instandhaltungskosten aufgrundder ca. 12,5-fachen Lebensdauer an. Zweckmäßigerweise können dieAbmessungen des Gehäusesin Längeund Durchmesser, gemessen an der Lichtaustrittsseite, denen einerhandelsüblichen Halogenlampeentsprechen.WithWith particular advantage, the illuminant may be suitable for halogen illumination devices,so that the bulbs as an energy and cost-saving alternative to aconventional halogen incandescent bulbs usedcan be. Other advantages are that the light outputthe LED bulb or the LED spot of a halogen spotlight are adjustedcan. Advantageously, the structure of the lighting means, in particularthe electrical connection, compatible with standard halogen lampsbe. The LED bulb is vibration and shock resistant. in theCompared to the usualHalogen bulbs are subject to low maintenance costsabout 12.5 times the life. Conveniently, theDimensions of the housingin lengthand diameter, measured at the light exit side, which onecommercial halogen lampcorrespond.

Umdie Wärmemöglichstschnell und direkt von der LED an das Gehäuse ableiten zu können, kanndas Kühlteilbzw. das Teil zur Wärmeableitung mitdem Gehäuseeinteilig ausgebildet sein. Dies hat neben den thermischen Vorteilen auchmechanische Vorteile hinsichtlich der Stabilität und Kompaktheit des gesamtenAufbaus des Leuchtmittels. Die einteilige Ausbildung von Kühlteil mitGehäuseist außerdemfür dieMontage des gesamten Leuchtmittels vorteilhaft.Aroundthe heatpreferablycan be derived quickly and directly from the LED to the housing canthe cooling partor the part for heat dissipation withthe housingbe formed in one piece. This has besides the thermal benefits as wellmechanical advantages in terms of stability and compactness of the wholeConstruction of the light source. The one-piece design of refrigerator withcasingis alsofor theMounting the entire bulb advantageous.

DasKühlteilzur Wärmeableitungkann als Vorsprung oder Kühlpinausgebildet sein, auf dem die LED angeordnet ist. Der Vorsprungoder der Kühlpin sorgtdafür,dass die LED in dem Leuchtmittel entsprechend positionierbar ist,und hat außerdemdie notwendige Masse, um die in der LED entstehende Wärmeenergieaufzunehmen und nach außenabzuleiten.Therefrigeratorfor heat dissipationcan act as a lead or cooling pinbe formed, on which the LED is arranged. The leador the cooling pin providesfor this,that the LED can be positioned accordingly in the luminous means,and has as wellthe necessary mass, around the heat energy generated in the LEDto take up and outwardderive.

MitVorteil kann das Kühlteilmit dem Gehäuse über Wärmeleitrippenin Verbindung stehen. Die Wärmeleitrippensind vorteilhafterweise in ihrer Anzahl sowie in ihren Abmessungenso bemessen, dass die Wärmevon dem Kühlteilzuverlässigan das äußere Gehäuse abgeleitetwird. Die Kühlrippensorgen außerdemfür eineVersteifung und Stabilitätder gesamten Kühl-bzw. Wärmeableitungseinheit.WithAdvantage can the cooling partwith the housing via heat conducting ribskeep in touch. The heat-conducting ribsare advantageously in their number and in their dimensionssuch that the heatfrom the cooling partreliablederived to the outer housingbecomes. The cooling finsWorry as wellfor oneStiffening and stabilitythe entire coolingor heat dissipation unit.

Umdie Wärmevon dem Gehäusean die Umgebung möglichstschnell abzuleiten, kann das GehäuseaußenliegendeKühlrippenaufweisen, die füreine großeOberflächedes Gehäusessorgen. Die Kühlrippenkönnenin unterschiedlicher Weise an dem Gehäuse angeordnet sein. Sie können zumBeispiel ringförmigoder auch im Wesentlichen in Längsrichtungdes Leuchtmittels am Gehäuseangeordnet sein. Um möglichstviele Kühlrippenunterbringen zu können,sind diese zweckmäßigerweiseparallel zueinander angeordnet.Aroundthe heatfrom the caseto the environment as possiblecan dissipate quickly, the housingexternalcooling finshave, fora bigsurfaceof the housingto care. The cooling finscanbe arranged in different ways on the housing. You can toExample annularor also substantially in the longitudinal directionthe bulb on the housingbe arranged. To be as possiblemany cooling finsto be able to accommodatethese are expedientlyarranged parallel to each other.

DasGehäusekann vorteilhafterweise bezüglichseiner Längsachserotationssymmetrisch sein, so dass das Leuchtmittel in verschiedenenRotationspositionen in die Beleuchtungseinrichtung einsetzbar ist.Die rotationssymmetrische Ausbildung des Gehäuses bewirkt außerdem einegleichmäßige Ableitungder Wärmenach außen.The housing may advantageously be be rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis, so that the illuminant can be inserted into the illumination device in different rotational positions. The rotationally symmetrical design of the housing also causes a uniform dissipation of heat to the outside.

Aufder der LED zugewandten Stirnseite des Kühlteils kann eine Wärmeleitpastevorgesehen sein, die gegebenenfalls für eine noch effektivere Wärmeableitungvon der LED auf das Kühlteilsorgt. Mittels der Wärmeleitpastekönnenauch eventuell bestehende Lückenzwischen der Stirnseite des Kühlteils undder LED überbrückt werden,so dass eine direkte Wärmeableitungsichergestellt ist.Onthe LED-facing end side of the cooling part may be a thermal pastebe provided, if necessary, for even more effective heat dissipationfrom the LED to the refrigeratorprovides. By means of thermal greasecanalso any existing gapsbetween the front of the refrigerator andthe LED will be bridged,allowing a direct heat dissipationis ensured.

DasGehäuse,insbesondere das gesamte Gehäusezusammen mit Kühlpinund Kühlrippen,ist bevorzugt aus Metall ausgebildet, welches eine schnelle Wärmeableitungermöglicht.Insbesondere kann das Gehäusebzw. das Gehäusemit Kühlpin undKühlrippenaus Aluminium, einer Aluminium-Legierung, Zink oder einer Zink-Legierungbestehen, wobei besonders Aluminium- oder Zink-Druckguss vorteilhaft ist.TheCasing,in particular the entire housingtogether with cooling pinand cooling fins,is preferably formed of metal, which provides rapid heat dissipationallows.In particular, the housingor the housingwith cooling pin andcooling finsmade of aluminum, an aluminum alloy, zinc or a zinc alloyexist, with particular aluminum or zinc die-casting is advantageous.

Diemindestens eine LED kann auf einer oberen Platine angebracht, insbesondereangelötet sein. Über dieobere Platine bzw. dort angeordnete Stromleitungen kann die Stromversorgungder LED erfolgen.Theat least one LED can be mounted on an upper board, in particularbe soldered. About theUpper board or arranged there power lines can the power supplythe LED is done.

Fernerkann eine untere Platine vorgesehen sein, die einen elektrischenAnschluss aufweist. Der elektrische Anschluss kann als Steckanschlussausgebildet sein, so dass – wieoben bereits erwähnt – übliche Halogen-Strahler,die einen entsprechenden Steckanschluss aufweisen, ersetzt werdenkönnen.Furthermay be provided a lower board, which is an electricalConnection has. The electrical connection can be used as a plug connectionbe educated, so that - likealready mentioned above - usual halogen lamps,which have a corresponding plug connection to be replacedcan.

DerLED ist bevorzugt ein Reflektor zugeordnet, der das von der LEDemittierte Licht reflektiert und damit verstärkt.Of theLED is preferably associated with a reflector, that of the LEDemitted light reflects and thus amplified.

Vorzugsweisekann sich der Reflektor von der LED schirmartig nach außen erstrecken,wodurch eine optimale Reflexion des Lichts erreicht wird.Preferablycan the reflector from the LED umbrella-like outward,whereby an optimal reflection of the light is achieved.

Dieobere und die untere Platine könnenmiteinander verbunden sein, so dass beide Platinen in dem Leuchtmittelerschütterungsfestgehalten werden. Insbesondere könnendie beiden Platinen über dieWärmeableitungseinheit,z. B. mittels durch die Wärmeleitrippenlaufende Verbindungsstäbe,verbunden sein.Theupper and lower board canbe connected to each other, so that both boards in the bulbshockproofbeing held. In particular, you canthe two boards over theHeat dissipation unit,z. B. by means of the heat-conducting ribsrunning connecting rods,be connected.

Fernerkann auf der unteren Platine ein Konverter angeordnet sein, derdie ankommende Spannung von ca. 12 V auf die Betriebsspannung derLED umwandelt.Furthercan be arranged on the lower board a converter, thethe incoming voltage of approx. 12 V on the operating voltage of theLED converts.

Ebenfallsauf der unteren Platine kann ein Schaltregler angeordnet sein. DerSchaltregler sorgt fürden uneingeschränktenBetrieb des Leuchtmittels ohne zusätzliche Vorschaltgeräte.AlsoOn the lower board, a switching regulator can be arranged. Of theSwitching regulator ensuresthe unrestrictedOperation of the bulb without additional ballasts.

Wieoben bereits erwähnt,kann das Leuchtmittel bei einer Leistung von mindestens 2 W betreibbarsein, ohne dass eine zu starke Eigenerwärmung zu befürchten ist.Asalready mentioned above,the bulb can be operated at a power of at least 2Wbe without too much self-heating.

DieErfindung stellt einen besonderen Fortschritt im Bereich der LED-Leuchtmittel dar,da sie als besonders kostengünstigeAlternative zu herkömmlichenHalogen-Leuchtmitteln einsetzbar sind. Besonders deutlich ist dieErsparnis unter zusätzlicherBerücksichtigungder Kosten fürden 12- bis 13-fachen erforderlichen Austausch eines Halogen-Leuchtmittels.Die Erfindung hat außerdemden Vorteil, dass unterschiedliche LEDs mit verschiedenen Lichtfarbeneingesetzt werden können,was bei Halogen-Leuchtmitteln nicht möglich ist.TheInvention represents a special advance in the field of LED bulbs,because they are considered particularly inexpensiveAlternative to conventionalHalogen bulbs can be used. Especially clear is theSaving under additionalconsiderationthe cost ofthe 12- to 13-fold required replacement of a halogen bulb.The invention also hasthe advantage of having different LEDs with different light colorscan be usedwhich is not possible with halogen bulbs.

DieErfindung ist anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfigurennäher erläutert. Diesezeigen:TheInvention is based on an advantageous embodiment in the drawing figuresexplained in more detail. Thesedemonstrate:

1 eineSchnittdarstellung eines Leuchtmittels sowie 1 a sectional view of a light bulb as well

2 eineDraufsicht auf das Leuchtmittel gemäß1 entlangder Linie II-II. 2 a plan view of the lamp according to 1 along the line II-II.

Bezugsziffer1 bezeichnetdas Leuchtmittel in seiner Gesamtheit. Das Leuchtmittel1 istfür Beleuchtungseinrichtungenbestimmt und weist ein Gehäuse2 auf,in dem eine LED3 angeordnet ist. Die LED3 istauf einem Kühlpin4,der mit dem Gehäuse2 inVerbindung steht, angeordnet, so dass die in der LED3 entstehendeVerlustleistung in Form von Wärme über denKühlpin4 direktan das Gehäuse2 und vondort an die Umgebung abgeleitet werden kann. Damit ist es möglich, dassdie LED3 mit einer im Vergleich zum Stand der TechnikhöherenLeistung betrieben werden kann. Ein damit verbundener Vorteil istauch ein wesentlich besserer Wirkungsgrad des Leuchtmittels1.numeral 1 refers to the bulbs in its entirety. The light source 1 is intended for lighting equipment and has a housing 2 in which an LED 3 is arranged. The LED 3 is on a cooling pin 4 that with the case 2 Connected, arranged so that in the LED 3 resulting power loss in the form of heat over the cooling pin 4 directly to the housing 2 and from there to the environment can be derived. This makes it possible for the LED 3 can be operated with a higher power compared to the prior art. An associated advantage is also a much better efficiency of the bulb 1 ,

DasLeuchtmittel1 ist fürHalogen-Beleuchtungseinrichtungen geeignet und dient damit als kostengünstige Alternativezu einem herkömmlichenHalogen-Leuchtmittel.Dabei entsprechen die Abmessungen des Gehäuses2 in Länge undDurchmesser, gemessen an der Lichtaustrittsseite, denen eines handelsüblichenHalogen-Leuchtmittels. Auch der Steckanschluss10 entsprichtdem eines Halogen-Leuchtmittels.The light source 1 is suitable for halogen lighting equipment and thus serves as a cost-effective alternative to a conventional halogen bulb. The dimensions of the housing correspond 2 in length and diameter, measured at the light exit side, those of a commercial halogen bulb. Also the plug connection 10 corresponds to that of a halogen bulb.

Wiedurch die Schraffierung deutlich wird, ist der Kühlpin4 mit dem Gehäuse2 einteiligausgebildet, so dass eine direkte und optimale Wärmeableitung von der LED3 zumGehäuse2 undvon dort an die Umgebungsluft erzielt wird.As can be seen by the hatching, the cooling pin is 4 with the housing 2 formed in one piece, so that a direct and optimal Wärmeablei from the LED 3 to the housing 2 and from there to the ambient air is achieved.

DerKühlpin4 stehtmit dem Gehäuse2 über Wärmeleitrippen5 inVerbindung, die die Wärmevon dem Kühlpin4 aufdas Gehäuse2 ableiten.The cooling pin 4 stands with the housing 2 over heat-conducting ribs 5 in conjunction, the heat from the cooling pin 4 on the case 2 derived.

DasGehäuse2 weistaußenliegendeKühlrippen6 auf,die in Längsrichtungdes Leuchtmittels1 und parallel zueinander angeordnetsind. Die Kühlrippen6 bewirkeneine Oberflächenvergrößerung desGehäuses2 mitdem Vorteil, dass viel Wärmean die Umgebung abgeleitet werden kann.The housing 2 has external cooling fins 6 on, in the longitudinal direction of the bulb 1 and are arranged parallel to each other. The cooling fins 6 cause a surface enlargement of the housing 2 with the advantage that a lot of heat can be dissipated to the environment.

Wieaus2 hervorgeht, ist das Gehäuse2 bezüglich seinerLängsachserotationssymmetrisch.How out 2 shows, is the case 2 rotationally symmetric with respect to its longitudinal axis.

Aufder der LED3 zugewandten Stirnseite des Kühlpins4 isteine Wärmeleitpaste7 vorgesehen,die die Verlustwärmevon der LED unmittelbar auf den Kühlpin4 ableitet unddamit gegebenenfalls kleine isolierende Zwischenräume vermeidet.On the LED 3 facing end face of the cooling pin 4 is a thermal grease 7 provided that the heat loss from the LED directly on the cooling pin 4 derives and thus possibly avoids small insulating gaps.

DasGehäuse2 zusammenmit dem Kühlpin4 undden Kühlrippen6 bestehtaus Aluminium-Druckguss, der sich durch seine hohe Wärmeleitfähigkeitauszeichnet.The housing 2 together with the cooling pin 4 and the cooling fins 6 consists of die-cast aluminum, which is characterized by its high thermal conductivity.

DieLED3 ist auf einer oberen Platine8 angelötet. Eineuntere Platine9 weist einen elektrischen Anschluss inForm des bereits erwähntenSteckanschlusses10 auf. Die obere Platine8 unddie untere Platine9 sind miteinander über Verbindungsstäbe14 verbunden.Die Verbindungsstäbe14 sinddurch Öffnungen16 inden Wärmeleitrippen5 geführt.The LED 3 is on an upper board 8th soldered. A lower board 9 has an electrical connection in the form of the already mentioned plug connection 10 on. The upper board 8th and the lower board 9 are connected to each other via connecting rods 14 connected. The connecting rods 14 are through openings 16 in the heat-conducting ribs 5 guided.

DerLED3 ist ein Reflektor11 zugeordnet, der sichvon der LED3 schirmartig nach außen erstreckt. Der Reflektor11 sorgtfür eineReflexion des von der LED3 emittierten Lichts und damitfür eine Lichtverstärkung. Mittelseines schraubbaren Befestigungsrings15, der in das lichtaustrittsseitigeStirnende des Gehäuses2 eingeschraubtist, ist der Reflektor11 befestigt.The LED 3 is a reflector 11 assigned, which differs from the LED 3 extends umbrella-like to the outside. The reflector 11 provides a reflection of the LED 3 emitted light and thus for a light amplification. By means of a screwable fastening ring 15 which is in the light exit end of the housing 2 screwed in, is the reflector 11 attached.

Aufder unteren Platine9 sind außerdem ein Konverter12,der die Spannung von 12 V auf die Betriebsspannung der LED3 umwandelt,sowie ein Schaltregler13 angeordnet, der einen uneingeschränkten Betrieban den gängigenHalogensystemen ohne zusätzlicheVorschaltgeräteermöglicht.On the lower board 9 are also a converter 12 which has the voltage of 12V on the operating voltage of the led 3 converts, as well as a switching regulator 13 arranged, which allows unrestricted operation of the common halogen systems without additional ballasts.

DasLeuchtmittel1 bzw. die LED3 ist vorzugsweisebei einer Leistung von ca. 3,5 W betreibbar.The light source 1 or the LED 3 is preferably operable at a power of about 3.5W.

11: LeuchtmittelLamp
22: Gehäusecasing
33: LEDLED
44: KühlpinKühlpin
55: Wärmeleitrippeheat conduction
66: Kühlrippencooling fins
77: WärmeleitpasteThermal Compounds
88th: oberePlatineuppercircuit board
99: unterePlatinelowercircuit board
1010: Steckanschlussplug-in connection
1111: Reflektorreflector
1212: Konverterconverter
1313: Schaltreglerswitching regulators
1414: Verbindungsstäbeconnecting rods
1515: Befestigungsringfixing ring
1616: Öffnungopening