[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Montage eines LED-Moduls (LED: Licht emittierende
Diode) auf einer Oberfläche eines Kühlkörpers, sowie eine LED-Anordnung mit einer
solchen Anordnung zur Montage eines LED-Moduls
[0002] Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein LED-Modul durch Anschrauben mit einem
bestimmten Drehmoment unmittelbar auf einem Kühlkörper zu befestigen. Hierdurch soll
eine flächige Verbindung zwischen dem LED-Modul und der Oberfläche des Kühlkörpers
hergestellt werden, und zwar unter einem geeigneten Anpressdruck, so dass ein guter
Abtransport von Wärme, die bei Betrieb des LED-Moduls entsteht, ermöglicht ist.
[0003] Es hat sich allerdings gezeigt, dass es hierbei im Lauf der Zeit - beispielsweise
im Fall einer Leuchte mit einem entsprechenden LED-Modul im Verlauf der Lebensdauer
der Leuchte - zu unerwünschten Änderungen der Andruckkraft und damit des Wärmeübergangs
kommen kann. Bedingt ist dies beispielsweise durch das eingebrachte Drehmoment, Bauteiltoleranzen
oder alterungsbedingte Materialveränderungen. Insbesondere kann es auf diese Weise
zur Ausbildung von Spalten kommen, durch die ein Ableiten der Wärme behindert wird.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung zur Montage
eines LED-Moduls auf einer Oberfläche eines Kühlkörpers anzugeben. Insbesondere soll
sich diese Anordnung dazu eignen, eine Andruckkraft des LED-Moduls gegen die Oberfläche
des Kühlkörpers zu erzeugen, die über einen langen Zeitraum besonders konstant ist.
Außerdem soll eine LED-Anordnung mit einer solchen Anordnung zur Montage eines LED-Moduls
angegeben werden.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten
Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
[0006] Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung zur Montage eines LED-Moduls auf einer Oberfläche
eines Kühlkörpers vorgesehen, die ein Andruckelement zum Andrücken des LED-Moduls
gegen die Oberfläche aufweist. Außerdem weist diese Anordnung ein Federelement für
eine schwimmende Lagerung des Andruckelements gegenüber der Oberfläche auf.
[0007] Durch die schwimmende Lagerung des Andruckelements gegenüber dem Kühlkörper lässt
sich eine dauerhaft gute Pressung bzw. eine dauerhaft entsprechend konstante Andruckkraft
erzeugen. Durch die schwimmende Lagerung lassen sich insbesondere Montagetoleranzen
wie abweichende Drehmomente, Alterungserscheinungen, Schwund, nachlassende Materialspannung
etc. ausgleichen.
[0008] Vorzugsweise ist das Andruckelement ringförmig gestaltet, so dass hierdurch eine
Öffnung für die Anordnung des LED-Moduls gebildet ist, wobei das Andruckelement insbesondere
als Rahmen für das LED-Modul gestaltet ist. Auf diese Weise lässt sich durch das Andruckelement
ein besonders gleichmäßiger Druck des LED-Moduls gegen die Oberfläche des Kühlkörpers
erzeugen.
[0009] Vorzugsweise weist das Andruckelement eine insbesondere ringförmige Andruckfläche
zum Andrücken des LED-Moduls gegen die Oberfläche auf. Auf diese Weise lässt sich
eine besonders geeignete und gleichmäßige Übertragung von Druck von dem Andruckelement
auf das LED-Modul erzeugen.
[0010] Vorzugsweise weist die Anordnung weiterhin eine Schraube für eine Schraubverbindung
mit dem Kühlkörper auf, wobei die Schraube einen Kopf aufweist und das Federelement
dafür vorgesehen ist, einerseits an dem Kopf der Schraube anliegend angeordnet zu
werden und andererseits an dem Andruckelement. Auf diese Weise lässt sich die Andruckkraft
herstellungstechnisch besonders vorteilhaft erzeugen.
[0011] Weiterhin vorzugsweise weist dabei die Schraube außerdem eine Schulterfläche zur
Anlage an die Oberfläche des Kühlkörpers auf. Hierdurch lässt sich erzielen, dass
durch ein Eindrehen der Schraube bis zur Kontaktierung der Schulterfläche mit der
Oberfläche des Kühlkörpers ein festgelegter Abstand für die beiden Enden des Federelements
auf einfache und zuverlässige Weise hergestellt wird.
[0012] Vorzugsweise weist die Anordnung außerdem wenigstens ein weiteres Federelement und
wenigstens eine weitere Schraube auf, wobei das wenigstens eine weitere Federelement
und die wenigstens eine weitere Schraube analog zu dem zuerst genannten Federelement
und der zuerst genannten Schraube gestaltet sind. Auf diese Weise lässt sich eine
besonders gleichmäßige Andruckkraft erzeugen.
[0013] Grundsätzlich wäre es denkbar, das Andruckelement ohne Zwischenschaltung der Federelemente
an dem Kühlkörper anzuschrauben; allerdings würden in diesem Fall durch die Schrauben
quasi punktuell wirkende Kräfte erzeugt werden, die der Ausbildung einer gleichmäßigen
Andruckkraft entgegenstehen würden.
[0014] Vorzugsweise weist das Andruckelement einen insbesondere umlaufend ausgebildeten
Steg zur Bildung eines optischen Labyrinths auf. Hierdurch lassen sich besonders geeignete
optische Eigenschaften des LED-Moduls erzeugen, insbesondere in Verbindung mit einem
optischen Element, wie beispielsweise mit einem Reflektor, Lichtdichtheit.
[0015] Vorzugsweise weist das Andruckelement eine Ausnehmung zur Aufnahme eines an dem LED-Modul
ausgebildeten Vorsprungs auf. Auf diese Weise lässt sich besonders einfach eine festgelegte
Ausrichtung des LED-Moduls gegenüber dem Andruckelement herstellen.
[0016] Vorzugsweise besteht das das Andruckelement zur Ausbildung einer besonders gleichmäßigen
Andruckkraft aus Metall.
[0017] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine LED-Anordnung vorgesehen, die
ein LED-Modul aufweist, einen Kühlkörper mit einer Oberfläche und eine erfindungsgemäße
Anordnung zur Montage des LED-Moduls auf der Oberfläche des Kühlkörpers. Dabei ist
das Andruckelement mithilfe des Federelements schwimmend gegenüber der Oberfläche
gelagert angeordnet.
[0018] Vorzugsweise weist dabei das Andruckelement eine Ausnehmung auf und das LED-Modul
einen zu der Ausnehmung korrespondierenden Vorsprung, der in die Ausnehmung eingreifend
angeordnet ist. So lässt sich besonders eine festgelegte Ausrichtung des LED-Moduls
gegenüber dem Andruckelement bewirken.
[0019] Vorzugsweise weist die LED-Anordnung außerdem ein optisches Element, insbesondere
in Form eines Reflektors auf, das einen insbesondere umlaufend ausgebildeten Steg
zur Bildung des optischen Labyrinths aufweist, wobei vorzugsweise das optische Labyrinth
durch den Steg des Andruckelements und den Steg des optischen Elements gebildet ist.
Hierdurch lässt sich besonders geeignet eine gute Lichtdichtheit erzielen.
[0020] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf
die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Skizze einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Montage eines LED-Moduls,
- Fig. 2
- eine zu Fig. 1 korrespondierende Schnittdarstellung,
- Fig. 3
- eine entsprechende Schnittdarstellung, die die Anordnung in Verbindung mit einem Reflektor
zeigt,
- Fig. 4
- ein Detail aus Fig. 3,
- Fig. 5
- eine, der Fig. 3 entsprechende Skizze, die die Anordnung in weiterer Verbindung mit
einem Kühlkörper zeigt und
- Fig. 6
- eine perspektivische Skizze einer erfindungsgemäßen LED-Anordnung.
[0021] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Skizze einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Montage
eines LED-Moduls 1 auf einer Oberfläche eines Kühlkörpers, hier auch kurz als Montageanordnung
bezeichnet. Das LED-Modul 1 dient dazu, bei Betrieb ein Licht zu erzeugen.
[0022] Fig. 6 zeigt beispielhaft einen entsprechenden Kühlkörper 2 mit einer Oberfläche
21, wobei das LED-Modul 1 mit Hilfe der Montageanordnung wie vorgesehen auf der Oberfläche
21 montiert ist. Bei der Oberfläche 21 handelt es sich insbesondere um einen planen
Oberflächenbereich des Kühlkörpers 2. Durch das LED-Modul 1, das durch die Montageanordnung
wie vorgesehen mit dem Kühlkörper 2 verbunden ist, ist eine erfindungsgemäße LED-Anordnung
gebildet. Der Kühlkörper 2 dient hierbei zur Abfuhr von Wärme, die beim Betrieb des
LED-Moduls 1 entsteht. Die Wärme wird dabei über einen unmittelbaren Kontakt zwischen
dem LED-Modul 1 und der Oberfläche 21 des Kühlkörpers 2 von dem LED-Modul 1 an den
Kühlkörper 2 übertragen.
[0023] Im gezeigten Beispiel weist das LED-Modul 1 eine beispielsweise plane Lichtabgabefläche
19 zur Abgabe des Lichts auf, wobei weiterhin vorzugsweise eine Hauptabstrahlrichtung
L des Lichts normal zu der Lichtabgabefläche 19 verläuft. Insbesondere kann vorgesehen
sein, dass zum Betrieb des LED-Moduls 1 die plane Lichtabgabefläche 19 parallel zu
dem planen Oberflächenbereich des Kühlkörpers 2 ausgerichtet ist.
[0024] Die Montageanordnung weist ein Andruckelement 3 auf, das dazu ausgestaltet ist, das
LED-Modul 1 gegen die Oberfläche 21 des Kühlkörpers 2 gedrückt zu halten. Durch das
Andruckelement 3 wird also eine Andruckkraft erzeugt, die das LED-Modul 1 gegen die
Oberfläche 21 des Kühlkörpers 2 drückt.
[0025] Vorzugsweise ist das Andruckelement 3 - wie beispielhaft gezeigt - ringförmig, insbesondere
kreisringförmig gestaltet, so dass hierdurch eine Öffnung gebildet ist, in die das
LED-Modul 1 eingreifend angeordnet werden kann. Dies geht auch aus Fig. 2 hervor,
die eine entsprechende Schnittdarstellung zeigt. Vorzugsweise ist dabei weiterhin
vorgesehen, dass die Lichtabstrahlfläche 19 des LED-Moduls 1 so angeordnet wird, dass
das von dem LED-Modul 1 erzeugte Licht vom Rand der Öffnung umgeben wird. Insbesondere
kann das Andruckelement 3 als Rahmen für das LED-Modul 1 gestaltet sein.
[0026] Im gezeigten Beispiel ist die Öffnung des Andruckelements 3 lediglich geringfügig
größer als die Lichtabstrahlfläche 19 des LED-Moduls 1. Auf diese Weise kann das Andruckelement
3 die Andruckkraft besonders konzentriert auf das LED-Modul 1 übertragen. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die durch die Öffnung des Andruckelements 3 festgelegte
Fläche um einen Faktor x größer als die Lichtabgabefläche 19 ist, wobei gilt 1 < x
< 5, vorzugsweise 1 < x < 3.
[0027] Weiterhin weist die Montageanordnung ein Federelement 4 auf, das zur Bildung einer
schwimmenden Lagerung des Andruckelements 3 gegenüber der Oberfläche 21 des Kühlkörpers
2 ausgebildet ist. Bei dem Federelement 4 kann es sich beispielsweise um eine Druckfeder,
insbesondere eine Schraubendruckfeder handeln.
[0028] Weiterhin weist die Montageanordnung eine Schraube 5 für eine Schraubverbindung der
Montageanordnung mit dem Kühlkörper 2 auf. Fig. 5 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung
der Montageanordnung, sowie den Kühlkörper 2, wobei die Schraube 5 wie vorgesehen
in eine korrespondierende Gewindeöffnung 29 des Kühlkörpers 2 geschraubt ist. Außerdem
ist in Fig. 5 als optionales weiteres Teil der LED-Anordnung ein optisches Element,
hier in Form eines Reflektors 6 gezeigt. Der Reflektor 6 ist hierbei so angeordnet,
dass er das von dem LED-Modul 1 abgestrahlte Licht beeinflusst.
[0029] Die Schraube 5 weist dabei einen, beispielsweise in Fig. 2 bezeichneten Kopf 51 auf,
wobei die Gestaltung derart ist, dass das Federelement 4 einerseits an dem Kopf 51
der Schraube 5 anliegend und andererseits an dem Andruckelement 3 anliegend angeordnet,
insbesondere eingespannt werden kann. Somit ist also eine erste Angriffsfläche für
das Federelement 4 durch den Kopf 51 der Schraube 5 gebildet und eine zweite Angriffsfläche
durch das Andruckelement 3.
[0030] Vorzugsweise weist das Andruckelement 3 eine Durchgangsöffnung auf, die zur Durchführung
der Schraube 5 vorgesehen ist, also eine Durchgangsöffnung ohne Gewindeeingriff für
die Schraube 5, so dass sich die Schraube 5, die Durchgangsöffnung durchsetzend, parallel
zu ihrer Hauptachse ohne Drehung hin- und her bewegen lässt.
[0031] Auf der zum Schraubenkopf 51 hin weisenden Seite ist dabei durch den Rand der Durchgangsöffnung
die entsprechende zweite Angriffsfläche für das Federelement 4 gebildet. So lässt
sich herstellungstechnisch vorteilhaft bewirken, dass bei entsprechender Verankerung
der Schraube 5 an dem Kühlkörper 2, also wenn die Schraube 5 wie vorgesehen in die
Gewindeöffnung 29 eingeschraubt ist, das Andruckelement 3 durch das Federelement 4
in normaler Richtung - wie in Fig. 2 mit einem Pfeil N angedeutet - gegen die Oberfläche
21 des Kühlkörpers 2 gedrückt wird. Dementsprechend kann also vorgesehen sein, dass
die Hauptachse der Schraube 5 parallel zu der normalen Richtung N bzw. zu der hierzu
parallelen Hauptabstrahlrichtung L orientiert ist.
[0032] Um den Druck besonders gleichmäßig an das LED-Modul 1 übertragen zu können, weist
das Andruckelement 3 vorzugsweise eine insbesondere kreisförmige Andruckfläche 31
auf. Diese Andruckfläche 31 ist dabei vorzugsweise derart gestaltet, dass sie bei
montiertem LED-Modul 1 die Lichtabgabefläche 19 des LED-Moduls 1 insbesondere geschlossen
ringförmig umgibt. So lässt sich eine besonders gleichmäßige Andruckkraft bewirken,
mit der das LED-Modul 1 gegen die Oberfläche 21 des Kühlkörpers 2 gedrückt gehalten
wird.
[0033] Vorzugsweise besteht das Andruckelement 3 zur Erzielung einer geeigneten Formstabilität
aus Metall. Insbesondere kann hier das Andruckelement 3 einstückig, also aus lediglich
einem Stück bestehend ausgebildet sein.
[0034] Vorzugsweise weist die Schraube 5 weiterhin eine Schulterfläche 52 zur Anlage an
die Oberfläche 21 des Kühlkörpers 2 auf. Die Schulterfläche 52 ist dabei so gestaltet,
dass das Federelement 4 eine vorgesehene Länge entlang der normalen Richtung N zur
Erzielung der gewünschten Andruckkraft aufweist, wenn die Schraube 5 derart mit dem
Kühlkörper 2 verbunden ist, also soweit in die Gewindeöffnung 29 eingeschraubt ist,
dass die Schulterfläche 52 der Schraube 5 die Oberfläche 21 des Kühlkörpers 2 kontaktiert.
So lässt sich erzielen, dass sich die vorgesehene Länge des Federelements 4 auf einfache
und zuverlässige Weise herstellen lässt.
[0035] Wie im gezeigten Beispiel der Fall, weist die Montageanordnung vorzugsweise wenigstens
ein weiteres Federelement 4' und wenigstens eine weitere Schraube 5' auf, wobei das
wenigstens eine weitere Federelement 4' und die wenigstens eine weitere Schraube 5'
analog zu dem zuerst genannten Federelement 4 und der zuerst genannten Schraube 5
gestaltet sind. Natürlich sind dementsprechend auch weitere entsprechende Gewindeöffnungen
in dem Kühlkörper 2 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel sind vorteilhaft insgesamt genau
drei Schrauben 4, 4' vorgesehen, die in gleichmäßiger Weise um die Lichtabstrahlfläche
19 des LED-Moduls 1 herum angeordnet sind.
[0036] Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung, die die Montageanordnung in Verbindung mit
dem LED-Modul 1 und dem oben bereits erwähnten Reflektor 6 zeigt; Fig. 4 zeigt ein
Detail aus Fig. 3.
[0037] Wie beispielsweise aus Fig. 4 hervorgeht, weist im gezeigten Beispiel das Andruckelement
3 weiterhin eine Ausnehmung 33 zur Aufnahme eines an dem LED-Modul 1 ausgebildeten
Vorsprungs 11 auf. Auf diese Weise lässt sich besonders einfach bei der Montage des
LED-Moduls 1 eine festgelegte Ausrichtung des LED-Moduls 1 gegenüber dem Andruckelement
3 herstellen. Raumsparend kann dabei der Vorsprung 11 in die normale Richtung N weisend
ausgebildet sein. Insbesondere kann die Gestaltung dabei derart sein, dass sich der
Vorsprung 11 des LED-Moduls 1 nur dann wie vorgesehen in die Ausnehmung 33 einbringen
lässt, wenn das LED-Modul 1 gegenüber dem Andruckelement 3 - mit Bezug auf eine zur
normalen Richtung N parallele Achse - eine bestimmte vorgesehene Drehstellung einnimmt.
[0038] Wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt, weist vorzugsweise das Andruckelement 3 weiterhin
einen insbesondere umlaufend ausgebildeten Steg 32 zur Bildung eines optischen Labyrinths
auf. Vorzugsweise ist der Steg 32 derart geformt, dass er sich um die Lichtabgabefläche
19 herum erstreckt. Weiterhin vorzugsweise weist das optische Element, hier also der
Reflektor 6, einen entsprechenden, insbesondere umlaufend ausgebildeten Steg 61 zur
Bildung des optischen Labyrinths auf; dabei ist vorzugsweise das optische Labyrinth
durch den Steg 32 des Andruckelements 3 und den Steg 61 des optischen Elements gebildet.
Durch dieses optische Labyrinth lässt sich erzielen, dass kein Teil des von dem LED-Modul
1 abgestrahlten Lichts ungewollt an der Grenze zwischen dem LED-Modul 1 und dem optischen
Element nach außen dringt.
[0039] Wie beispielsweise in Fig. 1 angedeutet, kann das LED-Modul 1 seitliche Kanäle 17
aufweisen, die zur Stromzufuhr dienen. Die seitlichen Kanäle 17 sind dabei vorzugsweise
derart gestaltet, dass sich entsprechende Leitungen zur Stromzufuhr so anordnen lassen,
dass sie die Oberfläche 21 des Kühlkörpers 2 nicht durchsetzen; beispielsweise können
die Kanäle 17 zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der normalen Richtung N bzw.
zu der Hauptabstrahlrichtung L orientiert ausgebildet sein.
[0040] Wichtige Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Mit der Montageanordnung lässt sich erzielen, dass das LED-Modul mit einer Andruckkraft
gegen den Kühlkörper gedrückt wird, die über eine lange Dauer,
beispielsweise eine Lebensdauer einer entsprechen Leuchtvorrichtung besonders konstant
ist. So lässt sich dauerhaft ein konstanter Wärmeübergang erzielen.
[0041] Mit der Montageanordnung lässt sich das LED-Modul einfach und sicher an dem Kühlkörper
montieren. Zudem lässt sich das LED-Modul bei Bedarf einfach austauschen.
[0042] In Verbindung mit einem optischen Element, beispielsweise einem Reflektor, lässt
sich besonders geeignet Lichtdichtheit erzielen.
1. Anordnung zur Montage eines LED-Moduls (1) auf einer Oberfläche (21) eines Kühlkörpers
(2), aufweisend
- ein Andruckelement (3) zum Andrücken des LED-Moduls (1) gegen die Oberfläche (21),
gekennzeichnet durch
- ein Federelement (4) für eine schwimmende Lagerung des Andruckelements (3) gegenüber
der Oberfläche (21).
2. Anordnung nach Anspruch 1,
bei dem das Andruckelement (3) ringförmig gestaltet ist, so dass hierdurch eine Öffnung
für die Anordnung des LED-Moduls (1) gebildet ist, wobei das Andruckelement (3) insbesondere
als Rahmen für das LED-Modul (1) gestaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
bei der das Andruckelement (3) eine insbesondere ringförmige Andruckfläche (31) zum
Andrücken des LED-Moduls (1) gegen die Oberfläche (21) aufweist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend
- eine Schraube (5) für eine Schraubverbindung mit dem Kühlkörper (2), wobei die Schraube
(5) einen Kopf (51) aufweist und das Federelement (4) dafür vorgesehen ist, einerseits
an dem Kopf (51) der Schraube (5) anliegend angeordnet zu werden und andererseits
an dem Andruckelement (3).
5. Anordnung nach Anspruch 4,
bei der die Schraube (5) weiterhin eine Schulterfläche (52) zur Anlage an die Oberfläche
(21) des Kühlkörpers (2) aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, weiterhin aufweisend
- wenigstens ein weiteres Federelement (4') und wenigstens eine weitere Schraube (5'),
wobei das wenigstens eine weitere Federelement (4') und die wenigstens eine weitere
Schraube (5') analog zu dem zuerst genannten Federelement (4) und der zuerst genannten
Schraube (5) gestaltet sind.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der das Andruckelement (3) einen insbesondere umlaufend ausgebildeten Steg (32)
zur Bildung eines optischen Labyrinths aufweist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der das Andruckelement (3) eine Ausnehmung (33) zur Aufnahme eines an dem LED-Modul
(1) ausgebildeten Vorsprungs (11) aufweist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der das Andruckelement (3) aus Metall besteht.
10. LED-Anordnung, aufweisend
- ein LED-Modul (1),
- einen Kühlkörper (2) mit einer Oberfläche (21) und
- eine Anordnung zur Montage des LED-Moduls (1) auf der Oberfläche (21) des Kühlkörpers
(2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Andruckelement (3) mithilfe des Federelements (4) schwimmend gegenüber der
Oberfläche (21) gelagert angeordnet ist.
11. LED-Anordnung nach Anspruch 10,
bei der das Andruckelement (3) eine Ausnehmung (33) aufweist und das LED-Modul (1)
einen zu der Ausnehmung (33) korrespondierenden Vorsprung (11) aufweist, der in die
Ausnehmung (33) eingreifend angeordnet ist.
12. LED-Anordnung nach Anspruch 10 oder 11,
wobei die Anordnung zur Montage des LED-Moduls (1) die im Anspruch 7 genannten Merkmale
aufweist, weiterhin aufweisend
- ein optisches Element, insbesondere in Form eines Reflektors (6), das einen insbesondere
umlaufend ausgebildeten Steg (61) zur Bildung des optischen Labyrinths aufweist, wobei
vorzugsweise das optische Labyrinth durch den Steg (32) des Andruckelements (3) und
den Steg (61) des optischen Elements gebildet ist.