DE102004001124B3 - Light e.g. warning light, for vehicle e.g. aircraft, has light emitting diodes pressed by pressing unit towards cooling unit while maintaining relative movement taking place across pressing direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchte für ein Fahrzeug und insbesondere eine Warnleuchte, wie sie beispielsweise außen an Flugzeugen als Anti-Collision-Leuchte anbringbar ist.The The invention relates to a light for a vehicle and in particular a warning light, as for example attached to the outside of aircraft as anti-collision light is.
Wegen ihrer Wartungsfreundlichkeit und langen Lebensdauer erfreuen sich Leuchtdioden einer zunehmenden Akzeptanz im Fahrzeugbau und dort insbesondere im Flugzeugbau. Ihre Verwendung in Blitzlampen, beispielsweise als Anti-Collision-Leuchten bei Flugzeugen, macht eine effektive Abführung thermischer Verlustleistung erforderlich. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, wenn die Leuchtdioden auf einem Kühlkörper angeordnet sind, mit dem sie thermisch eng gekoppelt sind. Der thermischen Kopplung der Leuchtdioden mit einem Kühlkörper über beispielsweise Wärmeleit-Pasten bzw. -Kleber sind jedoch bezüglich der ausreichenden mechanischen Fixierung auf dem Kühlkörper Grenzen gesetzt, die wiederum den Einsatz der Leuchtdioden einschränken.Because of their ease of maintenance and long life enjoy Light emitting diodes of increasing acceptance in vehicle construction and there in particular in the aircraft industry. Their use in flash lamps, for example as Anti-collision lights on aircraft, makes an effective dissipation thermal Power loss required. For this purpose, it is beneficial when the LEDs are arranged on a heat sink, with the they are thermally coupled closely. The thermal coupling of the LEDs with a heat sink over, for example Thermal Conductivity pastes However, glues are with respect to sufficient mechanical fixation on the heat sink limits set, which in turn limit the use of light-emitting diodes.
Aus US 2002/0149944 A1 ist eine Leuchte zur Anbringung außen an einem Flugzeug beschrieben. Diese Leuchte weist einen Kühlkörper auf, an dem ein Keramiksubstrat anliegt, das mit Leuchtdioden bestückt ist. Out US 2002/0149944 A1 is a luminaire for attachment to the outside of a Aircraft described. This lamp has a heat sink, on which a ceramic substrate is applied, which is equipped with LEDs.
US 2002/0122309 A1 beschreibt ein Rundumlicht, das beispielsweise als Warnleuchte auf Flughäfen oder hohen Gebäuden anzutreffen ist. Das Rundumlicht ist mit mehreren LEDs versehen und weist optische Elemente auf, durch die das Licht der LEDs hindurchgelangt.US 2002/0122309 A1 describes a rotating light, for example as Warning light at airports or tall buildings can be found. The all-round light is provided with several LEDs and has optical elements through which the light of the LEDs passes.
Aus
US 2003/0156416 A1 beschreibt eine Lichtquelle mit einem Reflektor, der eine mit LEDs bestückte Platine auf einem Kühlkörper aufweist.US 2003/0156416 A1 describes a light source with a reflector, the one equipped with LEDs Board has on a heat sink.
In WO 00/55925 A1 ist eine Leuchtdiode beschrieben, die mittels eines thermisch leitenden Klebers auf einem Substrat befestigt ist.In WO 00/55925 A1 describes a light-emitting diode, which by means of a thermally conductive adhesive is mounted on a substrate.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leuchte mit mindestens einer Leuchtdiode zu schaffen, deren thermische Kopplung mit einem Kühlkörper verbessert ist und gleichzeitig deren mechanisch ausreichende Fixierung sicherstellt.A The object of the invention is to provide a luminaire with at least one To provide a light emitting diode whose thermal coupling with a heat sink improved is while ensuring their mechanically sufficient fixation.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Leuchte, insbesondere Warnleuchte, für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Flugzeug, vorgeschlagen, wobei die Leuchte versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Merkmale von Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.to solution This object is achieved with the invention, a lamp, in particular Warning light, for one Vehicle, such as an aircraft, proposed, wherein the luminaire is provided with the features of claim 1. The Features of embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Nach der Erfindung wird die mindestens eine Leuchtdiode mittels eines Andrückelements mechanisch gegen den Kühlkörper gedrückt, und zwar in einer durch die Wirkung der Andrückkraft bestimmten Andrückrichtung. Der Vorteil dieses mechanischen Andrückens der Leuchtdiode gegen den Kühlkörper besteht darin, dass trotz der Andrückwirkung weiterhin eine beispielsweise durch unterschiedliche thermische Ausdehnung bedingte Relativbewegung von Kühlkörper und Leuchtdiode quer zur Andrückrichtung gegeben ist. Gerade diesbezüglich ist erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung gegenüber beispielsweise einer alleinigen Verklebung des Gehäuses der Leuchtdiode mit dem Kühlkörper mit Hilfe eines thermisch leitenden Klebers vorteilhaft.To the invention, the at least one light emitting diode by means of a pressing element pressed mechanically against the heat sink, and although in a determined by the action of the pressing force Andrückrichtung. The advantage of this mechanical pressing of the LED against the heat sink is made in that, despite the Andrückwirkung furthermore, for example, by different thermal Expansion-related relative movement of the heat sink and LED across the pressing direction given is. Just in this is proposed according to the invention solution for example a sole bonding of the housing of the light emitting diode with the Heat sink with Help a thermally conductive adhesive advantageous.
Das Andrückelement ist vorzugsweise elastisch ausgebildet, was durch, eine entsprechende Materialwahl und/oder eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung realisiert ist. Das Andrückelement liegt am Gehäuse der Leuchtdiode an. Das Gehäuse weist neben Anschlusselementen für die elektrische Kontaktierung auch einen Lichtaustrittsbereich auf, aus dem die von der Leuchtdiode erzeugte Strahlung austritt. Das Andrückelement greift nun außerhalb des Lichtaustrittsbereichs an dem Gehäuse an, um die Lichtausbeute der Leuchtdiode nicht negativ zu beeinflussen. Je nach Ausgestaltung und mechanischer Kontaktierung des Andrückelements kann dieses in Bereichen, in denen auf das Andrückelement von der Leuchtdiode erzeugte Strahlung auftrifft, reflektierend ausgebildet sein. Die Abfuhr von Verlustwärme von der Leuchtdiode wird noch weiter verbessert, wenn das Andrückelement aus einem wärmeleitenden und/oder wärmeabstrahlenden Material wie beispielsweise Metall (gegebenenfalls schwarz beschichtet) besteht.The pressing element is preferably elastic, which by, an appropriate choice of material and / or realized a corresponding structural design is. The pressing element is located on the housing the LED on. The housing faces next to connecting elements for the electrical contact also a light exit area, off which emits the radiation generated by the light emitting diode. The pressing element now attacks outside of Light emission area on the housing to the light output the LED does not adversely affect. Depending on the design and mechanical contacting of the pressing element can this in areas, in which on the pressure element of the radiation generated by the LED impinges, formed reflective be. The dissipation of heat loss from the light emitting diode is further improved when the pressure element made of a thermally conductive and / or heat radiating Material such as metal (if necessary black coated) consists.
Bei Leuchten, bei denen das Licht innerhalb eines bestimmten Azimut-Winkelbereich abgestrahlt wird, wie dies beispielsweise bei Anti-Collision-Leuchten der Fall ist, welche unter anderem über 360° bezogen auf eine horizontale Ebene Licht abstrahlen, ist der Kühlkörper vorzugsweise als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet an dessen Umfangsfläche mehrere Leuchtdioden angeordnet sind. Die Lichtaustrittsbereiche der Gehäuse dieser Leuchtdioden sind der Umfangsfläche des Kühlkörpers abgewandt und befinden sich somit auf derjenigen Seite des Gehäuses, gegen die die Andrückkraft des bzw. der Andrückelemente wirkt. Bei einem derartigen Aufbau einer Leuchte ist es vorteilhaft, wenn das Andrückelement für sämtliche Leuchtdioden als Spannelement ausgebildet ist, das an der dem Kühlkörper abgewandten Außenfläche des Gehäuses der mindestens einen Leuchtdiode anliegt, und zwar außerhalb von dem an dieser Außenfläche angeordneten Lichtaustrittsbereich des Gehäuses. So ist es beispielsweise möglich, ein gemeinsames Spannelement in Form eines als Feder ausgebildeten Drahtes, eines Flachbandes o.dgl. schmalem Element auszubilden, das sich seitlich der Lichtaustrittsbereiche sämtlicher Gehäuse der Leuchtdioden über deren betreffende Außenflächen erstreckt und an diesen anliegt. Beidseitig der Lichtaustrittsbereiche der Gehäuse sind dann zweckmäßigerweise zwei derartige Spannelemente vorgesehen. Konstruktiv einfacher und insbesondere montagefreundlicher ist es dagegen, dass das Spannelement nach der Erfindung als Spannband ausgebildet ist, das sich nahezu über die gesamte Breite der die Lichtaustrittsbereiche aufweisenden Außenflächen der Gehäuse der Leuchtdioden erstreckt und vorzugsweise mit den Lichtaustrittsbereichen der Gehäuse fluchtende Aussparungen aufweist.In lights in which the light is emitted within a certain azimuth angle range, as is the case for example in anti-collision lights, which emit light, inter alia over 360 ° with respect to a horizontal plane, the heat sink is preferably a rotationally symmetrical body formed on the peripheral surface of a plurality of light-emitting diodes are arranged. The light exit areas of the housing of these LEDs are facing away from the peripheral surface of the heat sink and are thus located on that side of the housing against which the pressing force of the pressing or acting. In such a construction of a luminaire, it is advantageous if the pressing element is designed as a clamping element for all light-emitting diodes, which abuts against the outer surface of the housing of the at least one light-emitting diode facing away from the heat sink, to be precise outside the light exit region of the housing arranged on this outer surface. Thus, it is possible, for example, a common clamping element in the form of a spring formed as a wire, a flat belt or the like. form a narrow element, which extends laterally of the light exit areas of all the housing of the LEDs over their respective outer surfaces and rests against these. On both sides of the light exit areas of the housing then expediently two such clamping elements are provided. Constructively simpler and in particular easy to assemble it is, however, that the clamping element is designed according to the invention as a clamping band which extends almost over the entire width of the light exit areas having outer surfaces of the housing of the LEDs and preferably having aligned with the light exit areas of the housing recesses.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Andrückelements in Form eines Spannelements hat den Vorteil, dass die Lichtausbreitungsrichtung der Leuchtdioden durch das Andrückelement nicht beeinträchtigt ist. Die einander gegenüberliegenden Enden des Spannelements können beispielsweise am Kühlkörper befestigt sein, so dass das Spannelement außerhalb seiner beiden Enden zwischen sich und dem Kühlkörper die einzelnen Leuchtdioden einschließt. Noch zweckmäßiger allerdings ist es, wenn die beiden Enden des Spannelements bzw. Spannbandes direkt oder indirekt und vorzugsweise lösbar verbindbar untereinander verbunden sind und das Spannelement auf diese Weise über seine gesamte Länge, also auch im Bereich seiner beiden verbundenen Enden, zwischen sich und dem Kühlkörper die Leuchtdioden einschließt. Auf diese Weise ist ein Kühlkörper realisierbar, der über 360° Licht abstrahlende Leuchtdioden trägt und gegen den die Gehäuse der Leuchtdioden gedrückt gehalten sind. Der Kühlkörper selbst braucht ferner keinerlei Befestigungsmittel für das Spannelement aufzuweisen, was seine Konstruktion neben dem zuvor beschriebenen Vorteil vereinfacht.The inventive training of the pressing element in the form of a clamping element has the advantage that the light propagation direction the LEDs by the pressure element not impaired is. The opposite ends of the clamping element can for example, attached to the heat sink be so that the tensioning element outside its two ends between itself and the heat sink the includes individual light-emitting diodes. Even more useful though it is when the two ends of the clamping element or clamping band directly or indirectly and preferably detachably connectable with each other are connected and the tensioning element in this way over his whole length, so also in the area of its two connected ends, between itself and the heatsink, the LEDs includes. In this way, a heat sink can be realized, the over 360 ° light radiating LEDs carries and against the housing the LEDs pressed are held. The heat sink itself furthermore need not have any fastening means for the tensioning element, which simplifies its construction in addition to the advantage described above.
Zur weiteren Erhöhung der Wärmeabfuhreffizienz ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Kühlkörper und dem Gehäuse eine Wärmeleitmaterialschicht angeordnet ist, die Scherkräfte zwischen dem Kühlkörper und dem Gehäuse der Leuchtdiode ermöglicht. Insoweit ist die Wärmeleitmaterialschicht also verformbar, wie dies beispielsweise bei Wärmeleitpasten, elastischen oder plastischen thermisch leitenden Klebern oder anderen weichen thermisch leitenden Materialien der Fall ist. Vorzugsweise werden dauerelastische thermische Leitpasten in dünnsten Schichten verwendet.to further increase the heat dissipation efficiency It is advantageous if between the heat sink and the housing a Wärmeleitmaterialschicht arranged is, the shear forces between the heat sink and the housing the LED allows. In that regard, the Wärmeleitmaterialschicht So deformable, as for example in thermal paste, elastic or plastic thermal conductive adhesives or other soft ones thermally conductive materials is the case. Preferably, permanently elastic thermal conductive pastes in thinnest layers used.
Die elektrische Kontaktierung der mindestens einen Leuchtdiode erfolgt vorzugsweise über eine durchgehend sich unterhalb der LED erstreckenden Leiterplatine, die zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper angeordnet ist. Zweckmäßigerweise handelt es sich hierbei um eine zumindest abschnittsweise flexible Leiterplatine. Indem das Andrückelement gegen das Gehäuse der Leuchtdiode drückt, drückt es indirekt die flexible Leiterplatine gegen den Kühlkörper, so dass ein guter thermischer Kontakt zwischen Gehäuse und Kühlkörper weiterhin gegeben ist. Die Leiterplatine kann als Starr-Flex-Platine ausgebildet sein, wobei die Leuchtdiode in einem flexiblen und damit dünnen Bereich der Leiterplatine angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Leiterplatine insgesamt flexibel ausgebildet, weist also keinerlei starre Bereiche auf. Derartige Leiterplatinen eignen sich dann, um nach Art eines Bandes um einen Kühlkör per gelegt zu werden, der als Träger und als thermische Abführmasse für die Leuchtdiode bzw. Leuchtdioden fungiert.The electrical contacting of the at least one light emitting diode takes place preferably via a passing below the LED extending printed circuit board, which is arranged between the light emitting diode and the heat sink. Conveniently, this is an at least partially flexible Printed circuit board. By the pressing element against the case the LED presses, presses it indirectly the flexible circuit board against the heat sink, so that a good thermal contact between the housing and the heat sink is still given. The printed circuit board can be designed as a rigid-flex board, wherein the light emitting diode in a flexible and thus thin area the printed circuit board is arranged. Preferably, the printed circuit board overall flexible design, so has no rigid areas on. Such printed circuit boards are then in the manner of a Bandes placed around a Kühlkör by to become the carrier and as a thermal laxative for the light-emitting diode or light emitting diodes acts.
Trotz Verwendung einer (zumindest abschnittsweise flexiblen) Leiterplatine zur elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiode braucht sich die Platine jedoch nicht notwendigerweise zwischen dem Gehäuse der Leuchtdiode und dem Kühlkörper zu erstrecken. So kann die Platine im Bereich des Gehäuses eine Aussparung aufweisen, womit das Gehäuse direkten Kontakt zum Kühlkörper hat. Entweder weist dieser um die Dicke der Platine erhabene Anlageflächen auf oder aber die Unterseite des Gehäuses der Leuchtdiode fluchtet mit der Unterseite der Platine. Zwischen dem Gehäuse der Leuchtdiode und dem Kühlkörper kann eine Wärmeleitmaterialschicht angeordnet sein.In spite of Use of a (at least partially flexible) printed circuit board for electrical contacting of the LED needs the However, not necessarily between the housing of the board LED and the heat sink too extend. Thus, the board in the area of the housing a Have recess, whereby the housing has direct contact with the heat sink. Either this has to the thickness of the board raised abutment surfaces or the bottom of the case the LED aligns with the underside of the board. Between the housing the LED and the heat sink can a Wärmeleitmaterialschicht be arranged.
Damit der Wärmetransport zwischen dem Gehäuse der Leuchtdiode und dem Kühlkörper möglichst effektiv erfolgt, ist eine Flächenanpressung, d.h. ein flächiger Kontakt von Vorteil. Die einander gegenüberliegenden Flächen von Kühlkörper und Leuchtdiodengehäuse sollten also einander entsprechen. Da es herstellungstechnisch von Vorteil ist, Gehäuse für Leuchtdioden mit planen Auflageflächen zu fertigen, ist es zweckmäßig, wenn der Kühlkörper an seiner Umfangsfläche abschnittsweise plane Anlageflächenbereiche (Facetten) aufweist. Innerhalb dieser planen Anlageflächenbereiche sind jeweils ein oder mehrere Leuchtdiodengehäuse angeordnet.In order to the heat transport between the case the LED and the heat sink as possible is effective, is a Flächenanpressung, i. a plane Contact beneficial. The opposite surfaces of Heatsink and light-emitting diode housing should so correspond to each other. Since it is manufacturing technology of advantage is, housing for light-emitting diodes with flat bearing surfaces to manufacture, it is appropriate if the heat sink at his peripheral surface sections of contact surface areas (Facets). Within these plan investment areas each one or more light-emitting diode housings are arranged.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. in the single show:
Wie
am besten anhand der
Die
elektrischen Anschlusselemente
Über diese
thermische Kopplung wird Verlustwärme, die von den Leuchtdioden
Daher
werden die Leuchtdioden
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