NL2006167C2

NL2006167C2 - LIGHTING LIGHT, IN PARTICULAR FOR LED LIGHTING.

Info

Publication number: NL2006167C2
Application number: NL2006167A
Authority: NL
Inventors: Erik Nicolaas Johannes Swennen
Original assignee: Led Expert Participatie B V
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-09
Also published as: DK2484970T3; EP2484970A1; EP2484970B1

Description

Korte aanduiding: Verlichtingsarmatuur, in het bijzonder voor LED-verlichting.Brief indication: Lighting fixture, in particular for LED lighting.

BESCHRIJVINGDESCRIPTION

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 5 verlichtingsarmatuur, in het bijzonder voor LED-verlichting, omvattende een drager voorzien van een eerste en een tweede zijde, een koellichaam dat in warmte wisselend contact staan met de eerste zijde van de drager en ten minste één LED-element dat aan de tweede zijde op de drager is geplaatst.The present invention relates to a lighting fixture, in particular for LED lighting, comprising a support provided with a first and a second side, a cooling body which are in heat-exchanging contact with the first side of the support and at least one LED element placed on the carrier on the second side.

Een dergelijke bekende armatuur is geopenbaard in WO 10 2010/051985 A2.Such a known fixture is disclosed in WO 10 2010/051985 A2.

In een dergelijke armatuur is veelal een groep van LED-elementen opgenomen waarbij de hoeveelheid opgenomen LED-elementen mede bepalend is voor de lichtopbrengst van het verlichtingsarmatuur.Such a luminaire often includes a group of LED elements, the amount of LED elements included partly determining the light output of the lighting fixture.

LED-elementen bestaan er in verschillende formaten en uitvoeringen 15 en kunnen door middel van pootjes of aansluitcontacten op de drager worden gesoldeerd. De LED-elementen kunnen daarnaast ook door middel van een Surface Mounted Device, SMD-techniek op de drager zijn bevestigd. De constructie van de LED-elementen is zodanig dat de meeste LED-element naast de halfgeleider LED voorzien zijn van een reflector of een lens waarmee de openingshoek van het licht 20 van de LED kan worden bepaald.LED elements exist in different sizes and designs and can be soldered to the support by means of legs or connection contacts. The LED elements can also be attached to the carrier by means of a Surface Mounted Device, SMD technology. The construction of the LED elements is such that most LED elements, in addition to the semiconductor LED, are provided with a reflector or a lens with which the opening angle of the light from the LED can be determined.

Het gebruik van LEDs kent verschillende voordelen ten opzichte van conventionele lichtbronnen, zoals gloeilampen en ontladingslampen. Zo hebben LEDs een langere levensduur en zijn ze energie zuiniger dan dergelijke conventionele lichtbronnen.The use of LEDs has several advantages over conventional light sources, such as incandescent lamps and discharge lamps. For example, LEDs have a longer lifespan and are more energy efficient than such conventional light sources.

25 Een probleem van LEDs is dat er tijdens bedrijf relatief veel warmte wordt ontwikkeld. Deze warmte heeft een negatief effect op de lichtopbrengst, deze neemt snel af naar mate de warmte niet goed wordt afgevoerd. Ook de levensduur van de LED neemt af bij een slechte warmtehuishouding. Om een dergelijke degradatieproces te beperken zijn er maatregelen nodig om de opgewekte warmte 30 snel en efficiënt af te voeren. Veel LED-armaturen, zoals bijvoorbeeld de in WO2010/051985A2 geopenbaarde LED-armatuur, omvatten daartoe een koellichaam, dat bij voorkeur voorzien is van koelvinnen.A problem with LEDs is that relatively much heat is generated during operation. This heat has a negative effect on the light output, it decreases rapidly if the heat is not properly removed. The lifespan of the LED also decreases with poor thermal management. To limit such a degradation process, measures are needed to remove the heat generated quickly and efficiently. Many LED fixtures, such as, for example, the LED fixture disclosed in WO2010 / 051985A2, comprise a cooling body, which is preferably provided with cooling fins.

LED-elementen die gebruikt worden in armaturen voor het genereren 2 van een hoge lichtopbrengst, met name als er gebruik wordt gemaakt van hoogvermogen LED-elementen, hebben in versterkte mate te maken met het bovengeschetste probleem van de warmte huishouding.LED elements used in luminaires for generating a high light output, in particular when high-power LED elements are used, have to a greater extent to do with the above-described problem of heat management.

Ten einde een goede mechanische en thermische verbinding van de 5 LED-elementen met het koellichaam te verwezenlijken wordt veelal gebruik gemaakt van een thermisch geleidende lijm.In order to achieve a good mechanical and thermal connection of the LED elements to the heat sink, use is often made of a thermally conductive glue.

Het gebruik van een dergelijke thermische geleidende lijm heeft het bezwaar dat er tijdens bedrijf door warmteontwikkeling gevaarlijke stoffen vrijkomen. Deze stoffen zijn slecht voor de gezondheid en hebben een negatief effect op de 10 LED-elementen die door deze lijm worden aangetast. Hierdoor kan een lange levensduur en hoge lichtopbrengst niet meer gegarandeerd worden.The use of such a thermally conductive glue has the drawback that hazardous substances are released during operation due to heat generation. These substances are bad for health and have a negative effect on the 10 LED elements that are affected by this glue. As a result, a long service life and high light output can no longer be guaranteed.

Daarnaast heeft het gebruik van lijm het bezwaar dat het resulteert in een stijve constructie omdat de lijm die na uitharden rigide is. Temperatuurveranderingen ten gevolge van de warmte ontwikkeling van de LED-15 elementen leidt tot het uitzetten en krimpen van de verschillende onderdelen in het armatuur. Als gevolg hiervan ontstaat een verslechterd contactoppervlak van bijvoorbeeld het koellichaam en de drager waardoor de warmte afvoer naar het koellichaam afneemt. Dientengevolge kan de temperatuur van de LED-elementen onacceptabel stijgen waardoor de kans op defecten toeneemt en het 20 degradatieproces van de LED-elementen versnelt.In addition, the use of glue has the drawback that it results in a rigid construction because the glue used after curing is rigid. Temperature changes as a result of the heat development of the LED elements leads to the expansion and shrinking of the various components in the fixture. As a result, a deteriorated contact surface of, for example, the heat sink and the support is created, so that the heat dissipation to the heat sink decreases. As a result, the temperature of the LED elements can rise unacceptably, thereby increasing the chance of defects and accelerating the degradation process of the LED elements.

Een doel van de onderhavige uitvinding is derhalve een verlichtingsarmatuur te verschaffen waarbij de warmte tijdens bedrijf op efficiënte wijze wordt afgevoerd zonder dat de bovengenoemde bezwaren optreden.It is therefore an object of the present invention to provide a lighting fixture in which the heat is efficiently dissipated during operation without the above-mentioned drawbacks occurring.

Daartoe is een verlichtingsarmatuur volgens de onderhavige 25 uitvinding gekenmerkt doordat het verlichtingsarmatuur verder voorzien is van een thermische geleidende mat die tussen de eerste zijde van de drager en het koellichaam is opgenomen.To that end, a lighting fixture according to the present invention is characterized in that the lighting fixture is further provided with a thermally conductive mat which is arranged between the first side of the carrier and the cooling body.

Een voordeel van het verlichtingsarmatuur volgens de onderhavige uitvinding is dat de thermisch geleidende mat het verlijmen van de drager met LED-30 elementen aan het koelvinblok overbodig maakt. Aangezien er bij de thermisch geleidende mat althans gedurende bedrijf nagenoeg geen schadelijke stoffen vrijkomen is het gebruik hiervan veiliger dan lijm. Het gebruik van de thermische mat heeft geen nadelige invloed op de warmte afvoer capaciteit van het armatuur, de 3 warmte wordt door de thermisch geleidende mat efficiënt afgevoerd.An advantage of the lighting fixture according to the present invention is that the thermally conductive mat makes it unnecessary to glue the support with LED elements to the cooling fin block. Since practically no harmful substances are released with the thermally conductive mat, its use is safer than glue. The use of the thermal mat has no adverse effect on the heat dissipation capacity of the fixture, the heat is efficiently dissipated by the thermally conductive mat.

Daarnaast is door deze maatregel de productie vereenvoudigd. Het koellichaam kan vooraf worden voorzien van een dergelijke thermische geleidende mat waarna zonder verdere chemische behandelingen zoals verlijmen, de drager met 5 LED-elementen op het koellichaam kan worden aangebracht.In addition, this measure simplifies production. The heat sink can be provided in advance with such a thermally conductive mat, after which the carrier with 5 LED elements can be applied to the heat sink without further chemical treatments such as gluing.

In een andere uitvoeringsvorm is de thermisch geleidende mat over het gehele oppervlak van de eerste zijde van de drager uitgestrekt.In another embodiment, the thermally conductive mat is extended over the entire surface of the first side of the carrier.

Een thermisch geleidende mat die zich over het gehele oppervlak van de drager uitstrekt heeft als voordeel dat er hierdoor een groter contactoppervlak 10 ontstaat tussen de drager en mat. Bij dit grotere contactoppervlak wordt de totale thermische weerstand van de mat lager waardoor er een grotere hoeveelheid warmte door de mat naar de koellichaam kan worden afgevoerd.A thermally conductive mat which extends over the entire surface of the carrier has the advantage that a larger contact surface is created between the carrier and mat as a result. With this larger contact surface, the total thermal resistance of the mat becomes lower, so that a larger amount of heat can be dissipated through the mat to the heat sink.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat de behuizing van het verlichtingsarmatuur klemmiddelen voor het klemmend opnemen van de thermisch 15 geleidende mat tussen de drager en het koellichaam.In a further embodiment the housing of the lighting fixture comprises clamping means for clampingly receiving the thermally conductive mat between the carrier and the cooling body.

Om speling tussen de onderdelen te voorkomen is het verlichtingsarmatuur voorzien van klemmiddelen. Deze zorgen ervoor dat de drager met een bepaalde druk tegen het koellichaam aan wordt gedrukt om daarmee speling tussen de twee onderdelen te voorkomen en een optimale warmte-afdracht te 20 behouden.To prevent play between the components, the lighting fixture is provided with clamping means. These ensure that the carrier is pressed against the heat sink with a certain pressure to thereby prevent play between the two components and to maintain an optimum heat transfer.

Wanneer het verlichtingsarmatuur voorzien is dergelijke klemmiddelen en de thermisch geleidende mat een samendrukbaar materiaal omvat, treedt een versterkt effect van de klemmiddelen op. Deze kunnen dan de drager voor een gedeelte in de thermisch geleidende mat drukken waarmee ten minste een groot 25 deel van de speling tussen de onderdelen kan worden opgevangen. Afhankelijk van de verschillende uitzettingscoëfficiënten en de warmte ontwikkeling in het armatuur kan voor een bepaalde dikte van de samendrukbare thermische mat worden gekozen. Grote variaties in uitzettingscoëfficiënten en grote warmte ontwikkeling leidt tot een maximale speling tussen de onderdelen. Een dikke samendrukbare 30 thermische mat waarin de drager door de klemmiddelen wordt gedrukt kan deze variatie opvangen aangezien de drager verder in de mat kan worden gedrukt dan de speling die ten gevolge van de warmte ontwikkeling kan ontstaan.When the lighting fixture is provided with such clamping means and the thermally conductive mat comprises a compressible material, an enhanced effect of the clamping means occurs. These can then partially press the carrier into the thermally conductive mat with which at least a large part of the play between the components can be absorbed. Depending on the different expansion coefficients and the heat development in the fixture, a specific thickness of the compressible thermal mat can be chosen. Large variations in expansion coefficients and large heat development lead to a maximum clearance between the components. A thick compressible thermal mat in which the carrier is pressed by the clamping means can accommodate this variation since the carrier can be pressed further into the mat than the play that can arise as a result of the heat development.

In specifieke uitvoeringsvorm maken de klemmiddelen deel uit van 4 het armatuur.In specific embodiment the clamping means form part of the fixture.

Het voordeel van een verlichtingsarmatuur waarbij de klemmiddelen deel uit maken van het armatuur is dat de constructie van het armatuur hierdoor vereenvoudigd wordt. De klemmiddelen hoeven niet meer apart te worden 5 aangebracht maar maken deel uit van het armatuur. Daardoor klemt het armatuur de drager tegen het koellichaam waardoor de thermisch geleidende mat ertussen wordt ingeklemd.The advantage of a lighting fixture in which the clamping means form part of the fixture is that it simplifies the construction of the fixture. The clamping means no longer have to be arranged separately, but form part of the fixture. As a result, the fixture clamps the carrier against the heat sink, thereby clamping the thermally conductive mat between them.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat het LED-element een optisch element voor het bundelen van het LED-element afkomstige licht.In a further embodiment, the LED element comprises an optical element for bundling light originating from the LED element.

10 Het toepassen van een dergelijk optisch element heeft als voordeel dat hierdoor een meer efficiënte lichtbundel kan worden gevormd. De uittreedopening en de hoek van het de armatuur uittredende licht kan door het optisch element bepaald worden.The use of such an optical element has the advantage that a more efficient light beam can hereby be formed. The exit aperture and the angle of the light exiting the luminaire can be determined by the optical element.

Het optische element kan zodanig worden uitgevoerd dat het met het 15 armatuur verbindbaar is. Hierdoor drukt het optische element tegen de drager en wordt de thermische geleidende mat tussen het koellichaam aan de ene zijde en de drager met optisch element aan de andere zijde ingeklemd. Het optisch element is daarbij het onderdeel in het armatuur dat zorgt voor de inklemming van de thermisch geleidende mat.The optical element can be embodied such that it can be connected to the fixture. As a result, the optical element presses against the carrier and the thermal conductive mat is clamped between the heat sink on one side and the carrier with optical element on the other side. The optical element is thereby the part in the fixture that ensures the clamping of the thermally conductive mat.

20 Het optische element is bijvoorbeeld als een reflector of als een lens uitgevoerd. Bij voorkeur is het optische element een convergente, divergente of collimator lens voor het genereren van de gewenst lichtbundel.The optical element is, for example, designed as a reflector or as a lens. Preferably the optical element is a convergent, divergent or collimator lens for generating the desired light beam.

In een andere uitvoeringsvorm omvat de verlichtingsarmatuur verder een uittreedvenster dat ingericht is voor het klemmend opnemen van het ten minste 25 ene optische element, de drager en de thermisch geleidende mat tussen het uittreedvenster en het koellichaam.In another embodiment, the lighting fixture further comprises an exit window which is adapted for clampingly receiving the at least one optical element, the carrier and the thermally conductive mat between the exit window and the cooling body.

De functie van het uittreedvenster is ten minste twee-ledig. Zo dient het venster er voor om het armatuur af te sluiten waarbij het licht het armatuur ter plaatse van het venster kan verlaten. Daarvoor is het venster dan ook, ten minste ter 30 plaats van de LED-elementen / optische elementen, van een licht-doorlatend materiaal voorzien. Het voordeel van het gebruik van een dergelijke venster is dat de onderdelen in het armatuur zoals de drager en de LED-elementen van vocht en vuil worden afgeschermd.The function of the exit window is at least two-fold. For example, the window serves to close the luminaire, whereby the light can leave the luminaire at the location of the window. The window is therefore provided with a light-transmitting material, at least in place of the LED elements / optical elements. The advantage of using such a window is that the components in the fixture such as the support and the LED elements are protected from moisture and dirt.

55

In een andere functie maakt het uittreedvenster zodanig onderdeel uit van het armatuur dat de constructie van het armatuur hierdoor vereenvoudigd wordt. Door het uittreedvenster tegen de optische elementen te plaatsen kan de thermisch geleidende mat tussen de drager en het koellichaam worden ingeklemd.In another function, the exit window is part of the fixture such that the construction of the fixture is thereby simplified. By placing the exit window against the optical elements, the thermally conductive mat can be clamped between the carrier and the heat sink.

5 Het uittreedvenster oefent een druk uit op de optische elementen die daardoor tegen de drager drukken, als gevolg hiervan drukt de drager tegen het koellichaam en wordt de daartussen gelegen thermisch geleidende mat ingeklemd. Een goede warmte afdracht van de drager naar het koellichaam is hierdoor gewaarborgd.The exit window exerts a pressure on the optical elements which thereby press against the carrier, as a result, the carrier presses against the heat sink and the thermally conductive mat between them is clamped. A good heat transfer from the carrier to the heat sink is hereby guaranteed.

Een verder voordeel van het uittreedvenster is dat het armatuur 10 hierdoor als een module kan worden opgebouwd. Het koellichaam kan daarbij dienen als deel van de behuizing. Vervolgens wordt op het koellichaam de thermische geleidende mat aangebracht. Daarop wordt de drager met LED-elementen geplaatst, en daar overheen de optische elementen. Het geheel wordt zodanig met het uittreedvenster afgesloten dat de onderdelen ingeklemd zitten en speling tussen de 15 onderdelen wordt voorkomen.A further advantage of the exit window is that the fixture 10 can hereby be constructed as a module. The heat sink can thereby serve as part of the housing. The thermal conductive mat is then applied to the heat sink. The support with LED elements is placed on top of it, and the optical elements over it. The whole is closed with the exit window in such a way that the parts are clamped and play between the parts is prevented.

In een volgende uitvoeringsvorm omvat de thermisch geleidende mat een althans grotendeels elektrisch isolerend materiaal.In a further embodiment, the thermally conductive mat comprises an at least largely electrically insulating material.

Een dergelijke verlichtingsarmatuur heeft het voordeel dat er door de toevoeging van de elektrisch isolerende thermische geleidende mat een extra 20 isolatielaag tussen de drager en koellichaam is aangebracht. Door deze extra isolatielaag wordt het elektrische circuit beter geïsoleerd en wordt een veiligere installatie verkregen. Daardoor kan het verlichtingsarmatuur in een hogere isolatieklasse worden ingedeeld dan zonder gebruik van een dergelijke thermisch geleidende en elektrisch isolerende mat.Such a lighting fixture has the advantage that, due to the addition of the electrically insulating thermal conductive mat, an additional insulating layer is provided between the support and the cooling body. Because of this extra insulation layer, the electrical circuit is better insulated and a safer installation is obtained. As a result, the lighting fixture can be classified in a higher insulation class than without the use of such a thermally conductive and electrically insulating mat.

25 Veelal zal een drager als een printplaat zijn uitgevoerd waar aan de bovenzijde de LED-elementen als SMD onderdelen zijn bevestigd. Bij het gebruik van een elektrisch isolerende thermische geleidende mat heeft echter ook als voordat dat het mogelijk is om printplaten te gebruiken die aan de onderzijde, zijnde de zijde van het koellichaam, voorzien zijn van printsporen. De printsporen worden door de 30 elektrische isolatie van de thermisch geleidende mat geïsoleerd van het metalen koellichaam waardoor kortsluiting en doorslag wordt voorkomen.A support will usually be designed as a printed circuit board where the LED elements are attached as SMD components at the top. When an electrically insulating thermal conductive mat is used, however, it is also possible before that to use printed circuit boards which are provided with print tracks on the underside, being the side of the heat sink. The printed circuit boards are insulated from the metal heat sink by the electrical insulation of the thermally conductive mat, thus preventing short circuits and breakdown.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat de thermisch geleidende mat een samendrukbaar materiaal.In a further embodiment, the thermally conductive mat comprises a compressible material.

66

Wanneer de thermisch geleidende mat een samendrukbaar materiaal omvat heeft dit als voordeel dat de verschillende uitzettingen van de verschillende onderdelen in het verlichtingsarmatuur door de samendrukbaarheid van de thermisch geleidende mat kunnen worden opgevangen. Onder invloed van de 5 warmte ontwikkeling kan plaatselijk een spanning of zelfs buiging ontstaan in de drager. Door deze buiging is het contactoppervlak tussen de drager en het koellichaam niet overal gelijk. Deze ongelijkheden kunnen door de samendrukbare mat worden gecompenseerd. Dit in tegenstelling tot een lijmverbinding zoals deze in de stand van de techniek wordt toegepast waar onder invloed van de verschillende 10 uitzettingen van de verschillende onderdelen een zodanige spanning op de lijnverbinding kan komen te staan dat deze rigide lijmverbinding breekt. Daar waar de lijmverbinding is gebroken is er een afname van warmte overdracht en daarmee een verslechtering van de warmte huishouding in de behuizing van het verlichtingsarmatuur. Specifiek kan de thermisch geleidende mat een polymeer of in 15 het bijzonder een silicone materiaal omvatten.When the thermally conductive mat comprises a compressible material, this has the advantage that the different expansions of the different components in the lighting fixture can be absorbed by the compressibility of the thermally conductive mat. Under the influence of the heat development, a tension or even bending can occur locally in the carrier. Due to this bending, the contact surface between the carrier and the heat sink is not the same everywhere. These inequalities can be compensated by the compressible mat. This is in contrast to an adhesive connection as it is used in the prior art where under the influence of the different expansions of the various components such a tension can be placed on the line connection that this rigid adhesive connection breaks. Where the glue connection is broken, there is a decrease in heat transfer and thus a deterioration of the heat management in the housing of the lighting fixture. Specifically, the thermally conductive mat can comprise a polymer or in particular a silicone material.

De gebruikte thermisch geleidende mat kan ook uit een veelvoud van lagen zijn opgebouwd waarbij de verschillende lagen verschillende functies vervullen. Zo kan een elektrisch geleidende tussenlaag gebruikt worden zoals koper of aluminium die met een hoge thermische geleiding afgeschermd worden door 20 buitenlagen die uit een elektrisch isolerend materiaal zijn vervaardigd met een hoge doorslagspanning zoals bijvoorbeeld silicone, teflon, rubber of glasfiber.The thermally conductive mat used can also be composed of a plurality of layers, the different layers fulfilling different functions. Thus, an electrically conductive intermediate layer can be used, such as copper or aluminum, which are protected with a high thermal conductivity by outer layers made from an electrically insulating material with a high breakdown voltage such as, for example, silicone, Teflon, rubber or glass fiber.

In een andere uitvoeringsvorm wordt in een eenheid voorzien welke een koellichaam, een thermisch geleidende mat en een drager omvat, waarbij de drager ten minste één LED omvat en waarbij de eenheid ingericht is voor een 25 bovengenoemde verlichtingsarmatuur.In another embodiment, a unit is provided which comprises a cooling body, a thermally conductive mat and a support, wherein the support comprises at least one LED and wherein the unit is adapted for an above-mentioned lighting fixture.

De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont in:The invention will now be explained in more detail with reference to a drawing, which drawing successively shows in:

Figuur 1 een schematische uitvoeringsvorm van een eerste uitvoeringsvorm van een verlichtingsarmatuur volgens de uitvinding; 30 Figuur 2, 3, 4, en 5 verdere uitvoeringsvormen van een verlichtingsarmatuur overeenkomstig de uitvinding.Figure 1 shows a schematic embodiment of a first embodiment of a lighting fixture according to the invention; Figures 2, 3, 4 and 5 further embodiments of a lighting fixture according to the invention.

Voor een beter begrip van de uitvinding worden in de navolgende figuurbeschrijving de in de verschillende figuren getoonde overeenkomende 7 onderdelen met identieke referentiecijfers aangeduid.For a better understanding of the invention, in the following figure description the corresponding 7 parts shown in the different figures are indicated with identical reference numerals.

In de figuur 1 wordt een schematische weergave getoond van een eerste verlichtingsarmatuur 10 volgens de uitvinding. Het verlichtingsarmatuur 10 is opgebouwd uit een wanddeel 191 en een licht-uittreeddeel 192, een drietal LED-5 elementen 12, een drager 14, een thermisch geleidende mat 16 en een koellichaam 18.Figure 1 shows a schematic representation of a first lighting fixture 10 according to the invention. The lighting fixture 10 is composed of a wall part 191 and a light exit part 192, three LED elements 12, a carrier 14, a thermally conductive mat 16 and a cooling body 18.

De LED-elementen 12 zijn op de drager 14 aan een eerste zijde bevestigd. In een praktische uitvoeringsvorm zal de drager 14 als een printplaat zijn uitgevoerd. Een dergelijke printplaat is bekend uit de stand van de techniek. De 10 printplaat 14 staat in thermisch contact met het koellichaam 18 voor het uit het armatuur 10 afvoeren van de warmte die door de LED-elementen 12 ontwikkeld wordt. Het koellichaam 18 kan de warmte vervolgens via een veelvoud van koelvinnen 181 aan de omgeving afgeven.The LED elements 12 are mounted on the carrier 14 on a first side. In a practical embodiment, the carrier 14 will be in the form of a printed circuit board. Such a printed circuit board is known from the prior art. The printed circuit board 14 is in thermal contact with the heat sink 18 for dissipating from the fixture 10 the heat generated by the LED elements 12. The cooling body 18 can then release the heat to the environment via a plurality of cooling fins 181.

Overeenkomstig de uitvinding bevindt zich tussen het koellichaam 15 18 en de printplaat 14 zich een thermisch geleidende mat 16. Hierdoor is het gebruik van een lijmverbinding overbodig en zijn alle daaraan verbonden nadelen opgeheven.According to the invention, there is a thermally conductive mat 16 between the heat sink 18 and the printed circuit board 14. As a result, the use of an adhesive connection is superfluous and all associated drawbacks are eliminated.

De gebruikte thermisch geleidende mat 16 is uit een niet-rigide, elastisch materiaal vervaardigd dat samendrukbaar is. Hierdoor is de thermisch 20 geleidende mat 16 in de lengterichting langs de printplaat 14 uitstrekbaar en kan het de vorm van de printplaat 14 volgen. Ook als deze door warmte ontwikkeling in de armatuur 10 is vervormd. Daardoor blijft het contactvlak tussen de printplaat 14 en het koellichaam 18 groot en is een goede warmte huishouding gegarandeerd.The thermally conductive mat 16 used is made of a non-rigid, elastic material that is compressible. This makes the thermally conductive mat 16 extendable in the longitudinal direction along the printed circuit board 14 and can follow the shape of the printed circuit board 14. Even if it is distorted by heat development in the fixture 10. As a result, the contact surface between the printed circuit board 14 and the cooling body 18 remains large and a good heat management is guaranteed.

Doordat de thermisch geleidende mat 16 elastisch is, is deze 25 samendrukbaar en kan speling in een krom-getrokken of ongelijke printplaat 14 door de samendrukbaarheid worden opgevangen. Daar waar het contactvlak van de printplaat 14 lokaal dichter het koellichaam nadert, wordt de mat verder ingedrukt dan op de locaties waar de printplaat 14 verder van het koellichaam 18 verwijderd is. Hierdoor is het thermische contact tussen de printplaat 14 en het koellichaam 18 30 overal gelijk en is er een goede warmte huishouding gerealiseerd.Because the thermally conductive mat 16 is elastic, it is compressible and play in a warped or uneven printed circuit board 14 can be absorbed by the compressibility. Where the contact surface of the printed circuit board 14 locally approaches the heat sink, the mat is pressed further than at the locations where the printed circuit board 14 is further removed from the heat sink 18. As a result, the thermal contact between the printed circuit board 14 and the cooling body 18 is the same everywhere and a good heat management is achieved.

Het koellichaam 18 is in deze figuur en in de andere figuren uitgevoerd als een koelvinblok. Op dit koelvinblok wordt de warmte via een veelvoud van vinnen 181 aan de omgeving afgegeven.The cooling body 18 is designed as a cooling fin block in this figure and in the other figures. On this cooling fin block, the heat is released to the environment via a plurality of fins 181.

88

Het geheel is in deze uitvoeringsvorm gehuisvest in een armatuur 10 die bestaat uit een wanddeel 191 en een licht-uittreeddeel 192 waardoor het licht van de LED-elementen de behuizing kan verlaten. Dit slechts ter illustratie, verschillende armatuurbehuizingen zijn denkbaar. In de uitwanddelen 191 en lich-uittreeddeel 192 5 opgebouwde armatuur 10 is het koellichaam 18 voor een deel buiten de armatuur geplaatst ten einde een goede warmte afdracht naar de omgeving te realiseren. Het is echter ook mogelijk het geheel van koellichaam 18 met thermisch geleidende mat 16, printplaat 14 en LED-elementen 12 in de armatuur 10 te omsluiten. Het koellichaam 18, de thermische geleidende mat 16, de printplaat 14 en de LED-10 elementen 12 vormen samen een verlichtingsmodule. In een praktische uitvoeringsvorm bevind zich in de armatuur 10 een veelvoud van dergelijke verlichtingsmodules.In this embodiment the whole is housed in a fixture 10 consisting of a wall part 191 and a light exit part 192 through which the light of the LED elements can leave the housing. This is merely illustrative, different fixture housings are conceivable. Armature 10 built up in the wall parts 191 and light-outlet part 192 5, the cooling body 18 is partially placed outside the armature in order to realize a good heat transfer to the environment. However, it is also possible to enclose the whole of heat sink 18 with thermally conductive mat 16, printed circuit board 14 and LED elements 12 in the fixture 10. The heat sink 18, the thermal conductive mat 16, the printed circuit board 14 and the LED-10 elements 12 together form a lighting module. In a practical embodiment, there is a plurality of such lighting modules in the fixture 10.

De printplaat 14 bestaat in een praktische uitvoeringsvorm uit een epoxyplaat waar aan de eerste zijde de LED-elementen 12 als SMD-elementen op 15 zijn bevestigd. Dergelijke printplaten zijn bekend en er zijn verschillende uitvoeringsvormen verkrijgbaar.In a practical embodiment, the printed circuit board 14 consists of an epoxy plate on which on the first side the LED elements 12 are mounted on as SMD elements. Such printed circuit boards are known and various embodiments are available.

In figuur 2 wordt een schematische weergave getoond van een verlichtingsarmatuur 20 waarbij de thermisch geleidende mat 16 zich over het gehele oppervlak van de printplaat 14 uitstrekt. Het voordeel hiervan is dat het 20 contactoppervlak maximaal is waardoor er een maximale hoeveelheid warmte van de printplaat 14 naar het koellichaam 18 kan worden afgevoerd.Figure 2 shows a schematic representation of a lighting fixture 20 in which the thermally conductive mat 16 extends over the entire surface of the printed circuit board 14. The advantage of this is that the contact surface is maximum, whereby a maximum amount of heat can be dissipated from the printed circuit board 14 to the cooling body 18.

In figuur 3 is in de schematische weergave van een verlichtingsarmatuur 30 een aantal extra elementen toegevoegd. Het verlichtingsarmatuur 30 is voorzien van klemmiddelen 36, een uittreedvenster 34, en 25 meerdere optische elementen 32.In figure 3 a number of additional elements have been added in the schematic representation of a lighting fixture 30. The lighting fixture 30 is provided with clamping means 36, an exit window 34, and a plurality of optical elements 32.

Het uittreedvenster 34 is ten minste voor een gedeelte, ter plaatse van de optische elementen 32, voorzien van een doorzichtig materiaal, zoals bijvoorbeeld glas of een harde doorzichtige kunststof. Het in de LED-elementen 12 opgewekte licht kan dan, eventueel via de optische elementen 32, door het 30 uittreedvenster 34 het verlichtingsarmatuur 30 verlaten.The exit window 34 is at least partially provided, at the location of the optical elements 32, with a transparent material, such as for example glass or a hard transparent plastic. The light generated in the LED elements 12 can then, possibly via the optical elements 32, leave the lighting fixture 30 through the exit window 34.

Het uittreedvenster 34 heeft daarnaast nog een functie. Deze kan namelijk ook direct op de LED-elementen 12 worden geplaatst. Daarbij dient het uittreedvenster 34 echter wel van een (beperkt) hitte bestendig materiaal te zijn 9 vervaardigd, zoals bijvoorbeeld een warmte bestendig glas. Het uittreedvenster 34 kan ook direct op of over de optische elementen 32 worden geplaatst.The exit window 34 also has a function. This can namely also be placed directly on the LED elements 12. In this case, however, the exit window 34 must be made of a (limited) heat-resistant material 9, such as, for example, a heat-resistant glass. The exit window 34 can also be placed directly on or over the optical elements 32.

Door middel van de klemmiddelen 36 kan het uittreedvenster 34 zoals getoond in figuur 3, tegen de optische elementen 32 aan worden gedrukt. De 5 optische elementen 32 drukken daardoor tegen de LED-elementen 12 en/of de printplaat 14 die daardoor in de thermisch geleidende mat 16 worden gedrukt met een goed mechanisch contact tussen drager en koellichaam 18 tot gevolg. In weze worden de optische elementen 32, de LED-elementen 12, de printplaat 14 en de thermisch geleidende mat 16 allen tussen het uittreedvenster 34 en koellichaam 18 10 ingeklemd. Daarbij kunnen de klemmiddelen 36 verder uitgevoerd zijn als een schroef om zo de hoeveelheid druk tussen het uittreedvenster 34 en de koellichaam 18 in te kunnen stellen.By means of the clamping means 36, the exit window 34 as shown in Fig. 3 can be pressed against the optical elements 32. The optical elements 32 thereby press against the LED elements 12 and / or the printed circuit board 14, which are thereby pressed into the thermally conductive mat 16, resulting in a good mechanical contact between carrier and heat sink 18. In essence, the optical elements 32, the LED elements 12, the printed circuit board 14 and the thermally conductive mat 16 are all clamped between the exit window 34 and the heat sink 18. The clamping means 36 can further be designed as a screw in order to be able to adjust the amount of pressure between the exit window 34 and the cooling body 18.

In deze figuur 3 vormen het koellichaam 18, de klemmiddelen 36, het zijwanddeel 191 en het uittreedvenster 34 samen de armatuurbehuizing 30. 15 Derhalve is een aparte behuizing niet direct noodzakelijk aangezien het geheel van de onderdelen door het koellichaam 18, de klemmiddelen 36, het zijwanddeel 191 en het uittreedvenster 34 worden omsloten. Het is echter ook mogelijk om de eenheid van onderdelen in een armatuur te plaatsen die het geheel omsluit. Voor armaturen waarbij een hoge lichtopbrengst vereist is, kunnen meerdere eenheden in een 20 armatuur worden geplaatst om zodoende een grote hoeveelheid lichtopbrengst te realiseren.In this figure, the cooling body 18, the clamping means 36, the side wall part 191 and the exit window 34 together form the luminaire housing 30. Therefore, a separate housing is not directly necessary since the whole of the parts through the cooling body 18, the clamping means 36, side wall portion 191 and exit window 34 are enclosed. However, it is also possible to place the unit of parts in a fixture that encloses the whole. For luminaires where a high light output is required, several units can be placed in a luminaire in order to realize a large amount of light output.

In figuur 4 zijn de aandrukmiddelen 42 zodanig in het armatuur 40 aangebracht dat deze de printplaat 14 direct tegen het koellichaam 18 aandrukken. Daarmee is het gebruik van de optische elementen 32 en het uittreedvenster 34 als 25 zodanig overbodig, althans ten minste voor het tegen het koellichaam 18 aandrukken van de printplaat 14. De optische elementen 32 dienen echter ook voor het genereren van een lichtbundel en zonder deze optische elementen 32 zullen de LED-elementen 12 voorzien zijn van een lens om derhalve de LED-elementen 12 een lichtbundel te laten genereren. Daarmee hebben de LED-elementen 12 in weze 30 ingebouwde optische elementen.In Figure 4, the pressing means 42 are arranged in the fixture 40 such that they press the printed circuit board 14 directly against the cooling body 18. This makes the use of the optical elements 32 and the exit window 34 as such superfluous, at least for pressing the printed circuit board 14 against the heat sink 18. However, the optical elements 32 also serve to generate a light beam and without this optical elements 32, the LED elements 12 will be provided with a lens so that the LED elements 12 will generate a light beam. The LED elements 12 thus have optical elements that are built-in 30.

In deze figuur zijn de aandrukmiddelen 42 zodanig uitgevoerd dat deze de drager tegen het koellichaam 18 drukken. Het is echter ook mogelijk dat de printplaat 14 voorzien is van voorgeboorde gaten waardoor een schroef in het 10 koellichaam 18 gedraaid kan worden.In this figure, the pressing means 42 are designed such that they press the carrier against the cooling body 18. However, it is also possible that the printed circuit board 14 is provided with pre-drilled holes through which a screw can be screwed into the cooling body 18.

In figuur 5 wordt een uitvoeringsvorm van een verlichtingsarmatuur 50 volgens de uitvinding getoond waarin het koellichaam 18 het grootste deel van de armatuur vormt. Het koellichaam 18 is uit een blok metaal vervaardigd en aan de 5 overstaande zijde van de koelvinnen 181 verzonken. In het verzonken deel zijn de verschillende elementen opgenomen. Het geheel wordt afgesloten met het uittreedvenster 34 en de aandrukmiddelen 52 die in deze uitvoeringsvorm als een schroef in het koellichaam 18 worden aangebracht om daarmee een druk van het uittreedvenster 34 op de optische elementen 32 te realiseren waardoor de drager 14 10 met de LED-elementen 12 in de thermisch geleidende mat 16 worden gedrukt.Figure 5 shows an embodiment of a lighting fixture 50 according to the invention in which the cooling body 18 forms the largest part of the fixture. The cooling body 18 is made of a block of metal and is countersunk on the opposite side of the cooling fins 181. The various elements are included in the sunken part. The whole is closed with the exit window 34 and the pressing means 52 which in this embodiment are arranged as a screw in the cooling body 18 in order to thereby realize a pressure from the exit window 34 on the optical elements 32, as a result of which the carrier 14 with the LED elements 12 can be pressed into the thermally conductive mat 16.

De verschillende onderdelen van het armatuur 50 zijn in wezen in lagen opgebouwd waarbij het uittreedvenster 34 als afsluiting van het verlichtingsarmatuur 50 dient. De thermisch geleidende mat 16 is in deze uitvoeringsvorm groter dan het oppervlak van de printplaat 14. Hierdoor zal het 15 gehele contactoppervlak van de printplaat 14 te allen tijden met de thermisch geleidende mat 16 in contact staan.The various parts of the luminaire 50 are essentially constructed in layers, the exit window 34 serving as a closure for the luminaire 50. In this embodiment, the thermally conductive mat 16 is larger than the surface of the printed circuit board 14. As a result, the entire contact surface of the printed circuit board 14 will be in contact with the thermally conductive mat 16 at all times.

2020

Claims

A lighting fixture, in particular for LED lighting, comprising: a support provided with a first and a second side; a heat sink that is in heat-exchanging contact with the first side of the carrier; and at least one LED element which is placed on the carrier on the second side, characterized in that the lighting fixture further comprises a thermal conductive mat which is arranged between the first side of the carrier and the cooling body.

2. A lighting fixture as claimed in Claim 1, characterized in that the thermally conductive mat extends over the entire surface of the first side of the support.

3. Lighting fixture according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fixture further comprises clamping means for clampingly receiving the thermally conductive mat between the carrier and the cooling body.

4. Lighting fixture according to claim 3, characterized in that the clamping means form part of the fixture.

5. Lighting fixture according to one or more of the preceding claims, characterized in that the LED element further comprises at least one optical element for bundling the light originating from the LED element.

6. Lighting fixture as claimed in claim 5, characterized in that the fixture further comprises an exit window which is adapted for clampingly receiving the at least one optical element, the carrier and the thermally conductive mat between the exit window and the cooling body.

7. Lighting fixture according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thermally conductive mat comprises an at least largely electrically insulating material.

Lighting fixture according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thermally conductive mat comprises a compressible material.

9. Lighting fixture according to claim 8, characterized in that the thermally conductive mat comprises a polymer and in particular silicone.

10. Unit provided with a cooling body, a thermally conductive mat and a support, which support comprises at least one LED element, the unit being adapted for a lighting fixture according to one or more of the preceding claims. 10