具有冷却体的led模块的制作方法
【专利摘要】照明设备（100，200，300，400，500）包括至少一个发光模块（120，220，320，420，520）和至少一个发光模块承载件（110，210，310，410，510），其中发光模块承载件设为用于从发光模块散热并且设有至少一个第一固定元件（145，245，345，445，545）以用于将发光模块固定在发光模块承载件上，其中所述固定元件构成为，使得发光模块借助于限定的压紧力压紧到发光模块承载件上，使得能够实现在发光模块和发光模块承载件之间的限定的热传递并且在第一固定元件的区域中能够实现发光模块的平行于发光模块的主平面的移动，尤其是热膨胀。
【专利说明】具有冷却体的LED模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括至少一个发光模块和至少一个发光模块承载件的照明设备，其中发光模块承载件设为用于发光模块的散热。
【背景技术】
[0002]照明设备、尤其使用半导体光源、例如LED以产生光的照明设备通常模块化地构造，即设有具有不同功能的不同的模块。在此具有核心意义的是所谓的发光模块、即基本上突显本来的光源的模块。所述模块应能简单地安装，然而在此同时应被可靠地保持并且具有到位于其之下的发光模块承载件上的良好的热传递，以便能够在光源工作时将产生的热量有效地导出。通常，发光模块为此与发光模块承载件拧紧或粘接，使得确保机械的接触。然而，粘接连接的缺点是，仅还能够困难地从承载件移除模块或完全不再能够从承载件移除模块。相反，在螺丝连接或铆接的情况下，虽然能够将发光模块简单地再次与承载件分离，然而由螺丝将所述发光模块固定在螺丝孔上，使得所述发光模块在变热时由于模块和承载件的不同的热膨胀而能够造成发光模块的隆起，以至于到承载件的热连接变差或中断，并且能够使模块过热。由于隆起也能够出现模块的机械损害。为了改进发光模块和模块承载件之间的热接触，通常在发光模块和发光模块承载件之间引入所谓的“热界面材料”(TM)，所述热界面材料尤其通过补偿不平整来改进热接触。然而，这是耗费的并且在模块的隆起过大时同样不再能够确保热接触。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是，能够实现将发光模块稳固地且可靠地、然而以能用简单的机构松开的方式固定在发光模块承载件上，其中应确保发光模块在所有运行情况下的冷却。
[0004]所述目的通过权利要求1所述的特征来实现。
[0005]特别有利的设计方案在从属权利要求中得到。
[0006]通过设置至少一个第一固定元件以用于将发光模块固定在发光模块承载件上的方式实现良好的散热，其中第一固定元件构成为，使得发光模块借助于限定的压紧力压紧到发光模块承载件上，使得能够实现在发光模块和发光模块承载件之间的限定的热传递。由于在第一固定元件的区域中能够实现发光模块的平行于发光模块的主平面的移动、尤其是热膨胀，而避免在变热增强时发光模块承载件变弯或断裂。当在从发光模块到发光模块承载件的过渡面上的接触电阻不大于20000m2K/W、优选不大于5000m2K/W时，尤其得出良好的热传递。通过选择将0.002N/mm2和1.0N/mm2之间、优选0.05N/mm2和0.5N/mm2之间、特别优选0.08N/mm2和0.3N/mm2之间、尤其近似0.lN/mm2至0.2N/mm2的压强施加到热传递面上的压紧力的方式，在这种系统的常规的条件下，不仅能够实现良好的热传递，而且能够实现在更换光源的情况下连接的良好的可松开性。作为发光模块，尤其能考虑具有上面设置有光源的基板或电路板，其中也能够设有其他构件，例如连接设备、如插头或焊片、电子电路或各个构件。[0007]通过设置至少一个第二固定元件，所述第二固定元件在第二固定元件的区域中的至少一个部位上固定发光模块承载件，一方面确保，稳固地定位发光模块，这例如关于光学机构、如反射器或透镜能够对于对发出的光进行准确的射束引导而言是重要的，并且另一方面由于在第一固定元件中的可移动性而不会出现不允许的机械应力。因此，在固定元件之间实现特定的任务分配，即至少一个第一固定元件用于施加限定的压紧力，以便能够实现到发光模块承载件的良好的热传递，而至少一个第二固定元件用于机械定位。
[0008]通过第二固定元件包括至少一个螺丝和/或至少一个铆钉的方式，以特别简单的方式将发光模块固定在其位置中，例如通过在发光模块的印刷电路板中设置具有螺丝直径的螺丝孔和在发光模块承载件中设置螺纹孔以用于容纳螺丝的方式。
[0009]同样能够有利的是，发光模块借助于粘接连接固定在限定的区域中。所述区域仅适宜地占用小的部分，尤其小于与发光模块承载件接触的面积的20%，例如在矩形的模块中占用邻接于窄侧的区域。
[0010]当第二固定元件和第一固定元件沿固定区域之间的方向彼此隔开大于发光模块的长度的50%时，通常是有利的，因为在固定区域远远间隔时，发光模块的热膨胀的效果是特别大的。
[0011]适宜地，第一固定元件包括至少一个弹性元件。弹性元件特别适合于施加限定的力并且在此还能够补偿尺寸公差。因此，不仅能够实现对于优化的热传递的足够固定的接触，而且避免过强地压紧并且保证发光模块的期望的移动性。连接的松开也还是简单可行的。
[0012]通过第一固定元件包括至少一个冲压件，尤其构成为冲压件的方式，简单的制造是可行的。
[0013]当冲压件构成为冲压的弹性板时，制造是特别简单的。
[0014]弹性元件具有用于固定在发光模块承载件上的至少一个第一固定区域和用于将压紧力施加到发光模块上的至少一个弹性臂是有利的。这是例如能够借助于冲压件容易制成的特别简单的构造。
[0015]通过弹性元件具有用于固定在发光模块承载件上的至少一个第二固定区域的方式，能够实现特别良好的固定。
[0016]通过将第二固定区域构成为第二固定元件或者包括第二固定元件的方式，能够借助于唯一的构件实现发光模块在一个部位上的固定以及在另一部位上的能移动的固定。这降低了安装耗费。
[0017]有利地，第一固定区域和第二固定区域借助于至少一个桥部来连接。由此，简单的制造和安装是可行的。
[0018]通过桥部包括至少一个弹性元件和/或构成为至少一个弹性元件的方式，实现特别简单的构造，其中能够最小化所需的部件的数量。
[0019]在有利的构造方案中，桥部在两个固定区域之间具有用于将力导入到发光模块上的至少一个安放点(Aufsatzpunkt)。由此,能够实现将力特别有利地导入发光模块的需要所述力导入的区域上。
[0020]此外，有利的是，固定元件具有用于对发光模块的运动限界的至少一个固定机构。由此，在限定的边界之内的移动是可行的，使得例如能够实现发光模块相对于光学机构、例如反射器的足够准确的定位，并且尽管如此发光模块的足够的膨胀是可能的，以便避免模块从承载件的不期望的松开或变形。
[0021]通过固定机构基本上具有U形的几何形状的方式，特别简单的制造是可行的。在此，尤其，U形的弧状部用作为用于将固定机构固定在发光机构承载件上的固定区域，而U形的两个腿部作为挤压元件，例如以弹性元件的形式将发光模块按压到发光模块承载件上。
[0022]在另一有利的构造方案中，固定机构基本上具有框架形的几何形状。这是尤其能够有利地在具有两个固定区域的固定机构中使用的简单的结构，因为所述固定区域例如设置在框架的相对置的侧上，而所述侧的连接借助于两个桥部进行，在两个桥部之间设置有发光模块的光源。
[0023]作为光源优选使用半导体光源、尤其发光二极管(LED)或有机发光二极管(0LED)。所述光源提供高的光输出并且特别获益于良好的冷却，因为其使用寿命和色彩真实度提高。
[0024]将发光模块承载件构成为冷却体同样是有利的，因为这样实现简单的结构并且将光源的冷却最优化。
[0025]将发光模块承载件构成为灯的壳体部件也能够是有利的。由此，实现特别简单的结构并且能够将灯壳体用于冷却。
[0026]即使通常能够在发光模块和发光模块承载件之间弃用TIM，在一些应用中在发光模块和发光模块承载件之间的这样的材料也能够是有利的，以便进一步改进热传递。
[0027]有利地，设置第一固定机构的系列，其中系列的不同固定机构具有基本上相同的第一固定区域。由此，发光模块承载件能够在使用不同的固定机构时，如其例如在使用不同的发光模块时所必需的那样，分别相同地构成并且通过选择适合的固定机构来进行匹配。
[0028]尤其适宜的是，在固定机构的系列中，系列的不同的固定机构基本上具有相同的几何形状并且通过能施加到发光模块上的压紧力的强度来区分。由此，在其他情况下发光模块和发光模块承载件的几何形状不改变时，压紧力能够匹配于使用目的，即例如在具有较小的放热的发光模块中选择比在具有较高的放热的这样的发光模块中更小的压紧力。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]在下文中，应根据实施例详细阐述本发明。在此，为了概览性，相同的或起相同作用的元件能够设有相同的附图标记。附图示出:
[0030]图1示出本发明的第一实施例的立体总视图、立体细节图以及横截面；
[0031]图2示出本发明的第二实施例的立体总视图、立体细节图以及侧视图；
[0032]图3示出本发明的第三实施例的立体总视图、立体细节图以及侧视图；
[0033]图4示出本发明的第四实施例的立体总视图、立体细节图以及侧视图；以及
[0034]图5示出本发明的第五实施例的立体总视图、立体细节图以及侧视图。
【具体实施方式】
[0035]图1示出根据本发明的照明设备100的第一实施例的立体总视图、立体细节图以及横截面。矩形的发光模块110设置在发光模块承载件120上，其中发光模块110具有作为光源的LED130以及用于电接触的连接插头140。发光模块承载件120借助于框架状的第一固定元件145固定在发光模块承载件110上，所述发光模块承载件具有借助于两个桥部170来连接的两个固定区域150、160。第一固定区域150是固定元件145的第一框架侧并且具有两个螺丝孔180，借助于所述螺丝孔所述第一固定区域能够用在此由于清晰性未示出的螺丝拧紧在发光模块承载件110上。第二固定区域160也具有两个螺丝孔180，通过所述螺丝孔借助于在此未示出的两个螺丝将固定元件145与发光模块承载件120连接进而也将发光模块110固定在所述部位上。因此，螺丝和第二固定区域160构成第二固定元件165，所述第二固定元件构成为第一固定元件145的组成部分。在桥部170上设置有弹性臂190，所述弹性臂作用到发光模块110上并且将所述发光模块用限定的压紧力按压到发光模块承载件120上。固定元件145由弹性板冲压，这允许特别简单的制造。通过多个弹性臂190将压紧力分散地导入，这确保均匀的支承力进而确保均匀的热传递。弹性臂190在发光模块120上的支承部的区域中倒圆，这使照明设备100的安装变得容易并且此外使发光模块120的移动变得容易。在发光模块工作时，所述发光模块在发光二极管130的区域中变热并且膨胀。因为所述发光模块在第二固定区域160中固定，膨胀优选在朝向第一固定区域150的方向上进行。因为弹性臂190不显著地妨碍发光模块110的热膨胀，所以以期望的力保持支承在发光模块承载件110上。
[0036]在图2中，示出根据本发明的照明设备200的另一实施例。发光模块220借助于同样由弹性板冲压的第一固定元件245保持在发光模块承载件210上。作为第二固定元件使用在螺丝孔285中的这里未示出的螺丝，所述螺丝将发光模块220固定在所述部位上。第一固定元件245构成为U形的并且在U形的弧状部中具有第一固定区域250，在所述固定区域中设有用于容纳这里未示出的螺丝的螺丝孔280，以便将固定元件245固定在发光模块承载件210上。U形的腿部构成为弹性臂290，所述弹性臂将发光模块220用预先限定的力按压到发光模块承载件上，以便确保期望的热传递。在此，也在发光模块220变热时将所述发光模块固定在螺丝孔285上，而朝向第一固定区域250的方向的膨胀是可行的。为了在此使摩擦最小化，弹性臂在其安放点295中倒圆。发光模块220在此还具有固定孔299，替选于根据现有技术的模块的拧紧方式能够使用所述固定孔，也就是说示出的解决方案(以及其他的实施例)也适用于对于现有的照明设备进行加装。
[0037]图3示出具有在发光模块承载件310上的发光模块320的照明设备300的另一实施例，其中在此第一固定元件345类似于第一实施例框架状地构成。当然，第一固定区域350类似于第二实施例仅具有中央的螺丝孔380。第二固定区域360类似于第一实施例构成为具有螺丝孔385，在所述螺丝孔中借助于这里未示出的螺丝固定发光模块320进而构成第二固定元件365。与上述实施例不同，在此，桥部370本身构成为弹性臂390并且每侧各具有两个支承点395。在所述构造中，相对于第一实施例有利的是更简单的制造，因为需要较少的弹性臂并且所述弹性臂是桥部370的组成部分并且相对于第二实施例有利的是，实现更好地分布的力导入并且也能够通过框架构造方式比U形构造方式更可靠地进行所述力导入。
[0038]图4示出照明设备400的特别简单的另一实施例，其中发光模块420类似于第一和第三实施例借助于在螺丝孔485中的在此未示出的螺丝在一侧固定在发光模块承载件410上并且在另一侧上借助于条带状的固定元件445保持。固定元件445具有带有螺丝孔480的第一固定区域450，弹性臂490从所述固定区域朝两侧延伸。弹性臂490位于发光模块420的边缘区域中进而将所述发光模块以限定的方式按压到发光模块承载件410上。为了附加地提供机械固定，将保持圆顶件498压入到弹性臂490中，所述保持圆顶件通过接合到螺丝孔499中来干预发光模块420的过大幅度的移动。类似于在第二实施例中的模块，所述螺丝孔499能够已经存在于根据现有技术的模块中，但是也可能的是，模块有针对性地对于所述使用目的而设有这种孔。
[0039]图5示出第二实施形式的一个变型，所述变型基本上仅通过发光模块520的设计方案进行区别，因为所述发光模块现在不再具有螺丝孔299进而更紧凑地构造。借助于螺丝孔585进行的固定类似于在第二实施例中经由孔285进行的固定来进行，同样地如借助于固定元件545进行的压紧类似于在固定元件245中那样来进行，即通过弹性舌状部590进行，其中固定元件545在第一固定区域550上借助于螺丝孔580中的螺丝保持。也相同地实施弹性臂590在支承点595上的修圆。两个固定元件545和245能够视为一系列的具有相同的几何基本形状的固定元件的代表，然而为了匹配发光模块220、520的不同的几何形状而具有不同的高度d，那么因此能够是不同高度的发光模块220、520加载有相同的弹力，或者是相同高度的发光模块220、520加载有不同的弹力。
[0040]尤其，借助于仅一个螺丝保持的固定元件245、445和545能够附加地还具有在拧紧时防止旋转的元件，例如接合到发光模块承载件210、410、510中的凹陷部中的保持凸出部。
[0041]如果在示出的固定元件145、245中应改变弹性臂190、290的压紧力，那么例如能够在一系列的固定元件的范围中使用不同的弹簧常数，要不然就改变弹性臂190、290的预弯曲，使得能够根据应用目的选择匹配的固定元件。
[0042]不言而喻地，本领域技术人员还例如通过实施例的在此未能示出的元件的组合来推断出本发明的其他变型方案。发光模块承载件的实施方案例如能够实现为专门的冷却体，要不然就实现为发光壳体的一部分。对于发光模块的结构和在这使用的光源而言，本领域技术人员同样已知的是多种可能途径、如塑料或金属芯印刷电路板或品种最多的LED的使用。发光模块的几何形状例如也能够通过纵横比偏差来区分或者也整体地考虑将其他的形状如三角形或圆形作为基本形状来区分。
【权利要求】
1.一种照明设备(100，200，300，400，500)，其包括至少一个发光模块(120，220，320，420，520)和至少一个发光模块承载件(110，210，310，410，510)，其中所述发光模块承载件(110, 210, 310,410, 510)设为用于所述发光模块的散热并且设有至少一个第一固定兀件以用于将所述发光模块(120，220，320，420，520)固定在所述发光模块承载件(110，210，310，410，510)上，其中所述第一固定元件构成为，使得所述发光模块(120，220，320，420，520)借助于限定的压紧力压紧到所述发光模块承载件(110，210，310，410，510)上，使得能够实现在发光模块(120，220，320，420，520)和发光模块承载件(110，210，310，410，510)之间的限定的热传递并且在所述第一固定元件(145，245，345，445，545)的区域中能够实现所述发光模块(120，220，320，420，520)的平行于所述发光模块(120，220，320，420，520)的主平面的移动，尤其是热膨胀。
2.根据权利要求1所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中设有至少一个第二固定元件，所述第二固定元件将所述发光模块承载件(110，210，310，410，510)固定在所述第二固定元件(165，365)的区域中的至少一个部位上。
3.根据权利要求1或2所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述第二固定元件(165, 365)包括至少一个螺丝和/或至少一个铆钉。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述第一固定元件(145，245，345，445，545)包括至少一个弹性元件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述第一固定元件(145，245，345，445，545)包括至少一个冲压件，尤其构成为冲压件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述冲压件构成为冲压的 弹性板。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述弹性元件具有至少一个第一固定区域(150，250，350，450，550)以用于固定在所述发光模块承载件(110，210，310，410，510)上并且具有至少一个弹性臂(190，290，390，490，590)以用于将压紧力施加到所述发光模块(120，220，320，420，520)上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述弹性元件具有至少一个第二固定区域(165，365)以用于固定在所述发光模块承载件(110，210,310,410,510)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述第二固定区域(165，365)构成为所述第二固定元件(165，365)或包括所述第二固定元件(165,365)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述第一固定区域(150，350)和所述第二固定区域(160，360)借助于至少一个桥部(170，370)连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述桥部(170，370)包括至少一个弹性元件(190, 390)和/或构成为至少一个弹性元件(190，390)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述桥部(170，370)在两个固定区域之间具有至少一个安放点以用于将力导入到所述发光模±^(120,220,320,420,520)上。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述第一固定元件(498)具有至少一个固定机构以用于对所述发光模块(120，220，320，420，520)的移动限界。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述固定机构(245，545)基本上具有U形的几何形状。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的照明设备(100，200，300，400，500)，其中所述固定机构(145，345)基本上具有框架形的几何形状。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的第一固定机构(145，245，345，445，545)的系列，其中所述系列的不同的固定机构具有基本上相同的第一固定区域。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的系列，其中所述系列的不同的固定机构(145，245，345，445，545)具有基本上相同的几何形状并且通过能施加到所述发光模块(120，220 ，320，420，520)上的压紧力的强度来区分。
【文档编号】F21Y101/02GK103890486SQ201280050502
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月2日 优先权日:2011年10月12日
【发明者】彼得·萨克森韦格, 京特·赫策尔, 罗伯特·克劳斯 申请人:欧司朗股份有限公司