具有冷卻體的照明裝置的製作方法

2023-07-10 12:48:56

專利名稱：具有冷卻體的照明裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種照明裝置，其具有至少一個發光二極體(LED)和至少一個用於冷卻發光二極體的冷卻體。
背景技術：
具有發光二極體的照明裝置由於效率高且製造費用降低而越來越多地使用在一般照明中。在此，發光二極體大部分以熱學方式與冷卻體有效連接，以便能夠將在其工作中形成熱導出。照明裝置的一個特別的形式在此是LED燈，LED燈是基於LED的照明裝置，這些照明裝置受制於空間約束並且因此優選一體式地實施。LED燈通常用於代替現有的傳統燈譬如白熾燈或螢光燈，而在此情況下不必對發光體或燈座進行改變。在LED燈中因此通常設置有傳統的燈頭，用於連接到電源電壓上，其中為了將電源電壓轉換到LED的供給電壓通常還集成有電路。所謂的這種改型燈應該在其外觀方面優選很像傳統的白熾燈並且因此通常還具有燈泡，該燈泡包圍支承元件和發光二極體並且在其形狀方面類似於傳統白熾燈中已知的結構形狀。如果要代替反射燈，則透光元件也可以僅僅由蓋板構成，其將反射器在光出射面封閉。然而，在根據現有技術的照明裝置中和在此尤其在LED燈中不利的是，在LED工作中形成的熱只能不充分地導出。儘管採取了不同的措施將LED的熱有效地傳遞到冷卻體， 但該熱必須由冷卻體散發到環境中。同時，冷卻體要儘可能緊湊，以便能夠製造小的且由此不顯眼的照明裝置。這尤其是在改型LED燈的情況下是必要的，因為改型LED燈在外部尺寸方面應不大於傳統的白熾燈。

發明內容
因此，本發明的任務是提出一種照明裝置，其具有至少一個發光二極體(LED)和至少一個用於冷卻發光二極體的冷卻體，其中該冷卻被優化為使得使用更小的冷卻體和/ 或降低了 LED的熱負載並且因此提高了其使用壽命和效率。該任務通過權利要求1的特徵部分來解決。特別有利的擴展方案從從屬權利要求中得到。通過照明裝置的至少一個設置用於散熱的部件、尤其是冷卻體在至少一個自由的表面上至少在部分區域中具有大於0. 75、優選大於0. 8、特別優選大於0. 9的發射係數，改善了輻射熱通過部件即例如通過冷卻體向環境的散發，使得在相同的表面的情況下向環境散發更多的熱或在相同的散熱的情況下可以減少部件的表面。通過僅僅對部件的表面的部分區域進行塗覆的方式也可能的是，控制熱散發，即例如在不希望有高散熱的地方比其他部位發出更少的熱，以便減少對相鄰的部件的加熱或者調節在要散熱的部件中的確定的溫度分 布。
有利的是，尤其是在冷卻體中然而通常嘗試對於要散熱的部件的大部分或甚至整個表面調節根據本發明的發射係數。在本發明的一個有利的擴展方案中，照明裝置的至少一個部件至少部分地設置有塗層，該塗層具有大於0. 75、優選大於0. 8、特別優選大於0. 9的發射係數。塗層尤其適於調節所希望的發射係數，因為以比較簡單的手段也可以將其施加到複雜的幾何結構上並且可以在寬的範圍中對特性進行調節。部分的塗層也可以簡單地實現。在本發明的另一有利的擴展方案中， 照明裝置的至少一個部件至少部分具有表面結構，其具有大於0. 75、優選大於0. 8、特別優選大於0. 9的發射係數。由此，可以特別簡單地提高發射能力，其中同時實現了部件的位於下部的區域的理想的連接。通過照明裝置具有用於保護髮光二極體的至少一個透光元件，尤其是蓋板和/或燈泡，保護髮光二極體免受環境影響並且同時可以實現照明裝置的有利的發射特性，其方式是例如透光元件構建為光學元件，尤其是漫射器或者透鏡。然而，由於遮蓋發光二極體而使散熱困難，所以本發明在具有透光元件的照明裝置的情況下是特別有效的。在照明裝置具有至少一個燈頭並且由此也適於用於LED燈的改型應用時，本發明明顯是特別有利的。在這些燈中，發光二極體通常被燈頭和/或燈泡包圍，由此使熱的散發困難。這種燈作為改型解決方案在很大程度上連接到傳統燈的幾何結構上，即尤其是LED 燈的燈泡和冷卻體的外部輪廓對應於傳統的通用白熾燈的燈泡的形狀，由此例如冷卻體的構型受到窄小的約束並且尤其是其大小受限。通過根據本發明的擴展方案，相對於現有技術可以在相同的冷卻體大小的情況下實現更簡單且更有效地將熱導出照明裝置。通過透光元件的表面具有大於0. 75、優選大於0. 8、特別優選大於0. 9的發射係數，透光元件也可以用於導出熱。此外，有利的是，透光元件和冷卻體的相鄰的區域具有相同的顏色。由此，從冷卻體至透光元件的過渡至少在照明裝置的關斷狀態中不易辨認，這尤其是在如下情況下是有利的，其中在改型燈的情況下要引起傳統燈的印象，特別是冷卻體設置在傳統的燈例如白熾燈的情況下燈泡所處的區域中。由於冷卻體和/或透光元件的顏色是白色的，所以在此使用戶強化了為傳統的燈的印象，例如白熾燈或螢光燈，因為在該燈類型的情況下同樣白色著色佔優勢。通過將透光元件白色著色還實現了漫射效果，其在點狀的LED的情況下會是有利的。此外由此在使用不同顏色的LED的情況下有利於顏色混合。此外，白色塗覆的冷卻體反射了入射到其上的光的大部分，其中這以對於一般照明所希望的白色光顏色來實現。由此根據LED相對於冷卻體的布置明顯提高了照明裝置的效率。特別有利的是，塗層可以藉助粉末塗裝方法來施加，因為其在此為用於施加良好粘附的並且持久的塗層的簡單且成本低廉的方法。在本發明的另一構型中，有利的是，可以藉助電鍍方法施加塗層。電鍍方法同樣能夠實現針對大的件數的簡單製造並且得到良好粘附的且持久的塗層。合乎目的地，塗層由聚合物材料構成。聚合物材料通常具有良好的發射係數，可以以許多不同的顏色製造，通常耐腐蝕且電絕緣，使得在不利的環境條件下也可以使用該發光裝置。合乎目的地，塗層構建為漆。漆是液體的或粉末狀的塗層材料，其薄薄地塗覆到對象上並且其中通過化學的或者物理的過程(例如溶劑的蒸發或組成部分彼此間的反應)構建連續牢固膜。漆可以簡單地施加並且寬範圍地可用，例如1組分漆(Komponentenlack) 或2組分漆，通常以油漆顏料或者合成顏料的形式，使得這些特徵可以根據應用來選擇。有利的是，冷卻體至少部分由具有高導熱率的金屬材料形成，尤其是由基於鋁和/ 或銅和/或鎂的合金形成。由此實現了 LED的非常良好的導熱。在另一有利的擴展方案中，冷卻體至少部分由陶瓷構成。陶瓷材料是電絕緣的，使得在LED和冷卻體之間不需要絕緣層。此外，該材料非常耐受許多環境影響譬如腐蝕或高溫，這些尤其是便利於塗覆。尤其是，氮化鋁由於高導熱率而良好適於作為冷卻體的材料， 然而也可以考慮使用氧化鋁、氧化鋯、碳化矽或氮化矽以及CFC材料。有利的是，透光元件由玻璃構成，因為其提供了透光性、對環境(尤其是UV輻射) 的耐受性和良好的發射能力的良好組合。自然，還可以考慮其他有利的擴展方案。透光元件可以根據要求不僅可以是透光的而且也可以是不透明的，其中在此也可以考慮對透光元件不同地著色，以便例如改變發射的光的顏色或改變照明裝置在關斷狀態中的印象。此外，可以有利的是，透光元件由聚合物材料構成，因為該材料可以簡單且成本低廉地製造和處理，並且不僅可以透光而且可以不透明，其中後者尤其在透光元件要用作漫射器時是有利的。同樣可以有利的是，透光元件和冷卻體具有不同的顏色，因為這例如使用戶明白在工作中可能被加熱的部件(冷卻體)和相比之下比較冷的部件(透光元件例如燈泡)之間的界限，並且這於是可以可靠地避免對熱的部件的觸碰。對於本領域技術人員而言，對於表面結構或塗層的類型與對於製造相應所需的技術一樣已知了多種變形方案。這樣，金屬冷卻體的表面可以有利地藉助電鍍方法如氧化或陽極電鍍來影響，其中也可以著色。此外，當然不同的塗漆方法如噴霧塗漆或者浸浴塗漆、 熱噴霧方法、從玻璃態澱積、塗以瓷釉或濺射是可能的。材料在此可以是漆例如傳統的散熱器用漆，但是也可以考慮其他材料譬如陶瓷。在許多情況下，由合成材料構成的薄的塗層可以適於滿足這些要求。


以下藉助實施例詳細地闡述了本發明。附圖示出圖1示出了作為根據本發明的照明裝置的例子的LED燈，圖2示出了作為根據本發明的照明裝置的例子的另一 LED燈。
具體實施例方式圖1作為根據本發明的照明裝置1的實例示出了具有燈頭2、作為透光元件3的燈泡3和冷卻體4的LED燈1。發光二極體在此未示出，因為發光二極體在不透明的燈泡3 的內部設置在冷卻體4的上側A。對於本領域技術人員而言已知的是寬範圍的具有不同功率級以及顏色的合適的發光二極體。同樣，未示出為發光二極體供電所需的電子部件，這些電子部件可被設置在燈頭中或者在冷卻體4的區域中。這些部件的實施以及集成到LED燈中對於本領域技術人員而言在原理上也是已知的。
LED燈1被設置為傳統的具有E27螺口燈頭的通用白熾燈的改型解決方案，使得燈頭2同樣被實施為E27螺口燈頭2並且燈泡3和冷卻體4構成的整體在其形狀方面很大程度上對應於通用白熾燈的燈泡。 冷卻體4在本實施例中由鋁形成，為了增大表面而具有許多散熱肋5，並且配備有由市面上可獲得的散熱器用漆形成的白色噴漆，該白色噴漆的發射係數為約0.91-0. 95。這樣的漆在寬範圍中並且以各種顏色可用，例如以商品名稱「Belton Spezialheizkoerperlack(貝爾通特殊散熱器用漆)」的漆。由於LED燈1的燈泡3由不透明的白色塑料構成，所以實現了統一的外觀，其對於用戶而言尤其是即使在LED燈1不工作時也不能明顯區分是傳統的磨砂的白熾燈還是帶燈泡的緊湊型螢光燈。該漆顯著地提高了發射係數，該發射係數對於磨光的鋁而言通常具有小於0. 1的值，在粗化的情況下最大為0. 3-0. 4的值。由此，在被動式冷卻和功率密度為1至8W/cm3 (如在LED冷卻體中常見的那樣)的情況下將冷卻功率提高直至30%。在圖2中示出了本發明的另一實施形式。在此，也再次示出改型LED燈1，其中在該實施例中使用了 B15d型燈頭並且燈泡3具有燭光形狀。與前述實施例相比，燈泡3由玻璃製成，並且在其下部區域6中配備有根據本發明的發射能力為0. 95的塗層。由此，在燈泡3的被冷卻體4的散熱肋5包圍並且由此被加熱的區域6中，相對於未塗覆的燈泡3顯著改善了散熱。塗層藉助粉末塗裝方法如施加到冷卻體4上那樣地施加到燈泡3上。藉助塗層，用戶可看到在LED燈1的哪個區域中預計溫度提高，使得用戶可靠地可避免觸碰該區域。在本實施例中，塗層是銀色的，以便使用戶明白用於冷卻的功能區域。當然，還可考慮本發明的其它實施形式，尤其是可將照明裝置的構型顯著區別於所示出的實施形式。這樣，例如可考慮如下改型LED燈，其以傳統的反射燈的形式來仿造並且其中冷卻體具有傳統燈的反射器的形狀。透光元件在這種情況下於是被實施為近似平面的蓋板。也可考慮如下實施形式在該實施形式中，照明裝置不具有LED改型燈的形狀，並且冷卻體也並不是緊鄰LED地設置，而是與這些LED僅僅以熱學方式例如通過熱管形成有效連接。根據本發明的塗層的著色同樣可以根據對照明裝置的要求來進行。這樣，尤其是在有色的透光元件中可期望與塗層有儘可能相似的顏色，或者期望有對比效果。通過具有信號作用的、被用戶與熱關聯的顏色(尤其是紅色)來表徵被加熱的區域同樣可考慮作為有利的改進方案。
權利要求
1.一種照明裝置(1)，其具有至少一個發光二極體(LED)和至少一個用於冷卻所述發光二極體的冷卻體G)，其特徵在於，照明裝置(1)的設置用於散熱的至少一個部件(3，4)、 尤其是冷卻體(4)在至少一個自由的表面上至少在部分區域中具有大於0. 75、優選地大於 0. 8、特別優選地大於0. 9的發射係數。
2.根據權利要求1所述的照明裝置(1)，其特徵在於，照明裝置(1)的至少一個部件 (3,4)至少部分地設置有發射係數大於0. 75、優選大於0. 8、特別優選大於0. 9的塗層。
3.根據權利要求1或2所述的照明裝置(1)，其特徵在於，照明裝置(1)的至少一個部件(3，4)至少部分具有發射係數大於0. 75、優選大於0. 8、特別優選大於0. 9的表面結構。
4.根據權利要求1至3之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，照明裝置(1)具有用於保護髮光二極體的至少一個透光元件( 、尤其是蓋板和/或燈泡(3)。
5.根據權利要求1至4之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，照明裝置(1)具有至少一個燈頭⑵。
6.根據權利要求4或5所述的照明裝置(1)，其特徵在於，所述透光元件(3)的表面至少部分地具有大於0. 75、優選地大於0. 8、特別優選地大於0. 9的發射係數。
7.根據權利要求4至6之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，透光元件(3)和冷卻體 ⑷的相鄰區域(5，6)具有相同的顏色。
8.根據權利要求1至7之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，冷卻體和/或所述透光元件的顏色是白色的。
9.根據權利要求1至8之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，塗層能藉助粉末塗裝方法來施加。
10.根據權利要求1至9之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，塗層能藉助電鍍方法來施加。
11.根據權利要求1至10之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，塗層由聚合物材料形成。
12.根據權利要求1至11之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，塗層被構建為漆。
13.根據權利要求1至12之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，冷卻體至少部分地由具有高導熱率的金屬材料形成、尤其是由基於鋁和/或銅和/或鎂的合金形成。
14.根據權利要求1至13之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，冷卻體至少部分地由陶瓷材料形成。
15.根據權利要求4至14之一所述的照明裝置(1)，其特徵在於，所述透光元件由玻璃形成。
全文摘要
本發明涉及一種照明裝置(1)，其具有至少一個發光二極體(LED)和至少一個用於冷卻發光二極體的冷卻體(4)。照明裝置(1)的部件(3，4)的至少一個、尤其是冷卻體(4)在至少一個自由的表面上至少在部分區域中具有大於0.75、優選地大於0.8、特別優選地大於0.9的發射係數。
文檔編號F21S2/00GK102159874SQ200980136741
公開日2011年8月17日 申請日期2009年8月28日 優先權日2008年9月19日
發明者妮科爾·布賴德納塞爾, 馬庫斯·霍夫曼 申請人:奧斯蘭姆有限公司