Title:
Lamp, for doctors and dentists, has a LED with a heat-conductive filling material and lacquer between the lamp and the base plate and filling the drillings for the electrical connections
Kind Code:
A1


Abstract:
The lamp has a LED within a housing (GH) with electrical contacts through a base plate (GP). A heat-conductive LED section (HS) has drillings for the electrical contacts followed by a coupling (SO) with passages for the electrical connections. The space between the LED and the heat-conductive section is filled with a heat-conductive material, including the drillings. This increases the contact surface between the heat-conductive section and the LED with heat conduction to the coupling also through the electrical connections. A heat-conductive lacquer (W) is additionally at the edge transit between the mantle of the heat-conductive section of the LED and the base plate and/or LED housing.



Inventors:
Voinea, Paul, Dipl.-Phys.Ing. (FH) (Roßtal, 90574, DE)
Application Number:
DE102007040596
Publication Date:
03/05/2009
Filing Date:
08/27/2007
Assignee:
EPSYS Paul Voinea e.K. (Roßtal, 90574, DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102006017718A1N/A2007-05-16
DE202006006336U1N/A2006-09-21
DE202005012652U1N/A2005-11-10
DE102004006805A1N/A2005-09-08
DE102004061551A1N/A2005-07-28
DE10316512A1N/A2004-10-21
DE69816716T2N/A2004-07-15
DE19528459C2N/A2001-08-23



Foreign References:
EP12287382002-08-07
WO2004011848A22004-02-05
EP10937652001-04-25
Attorney, Agent or Firm:
Dreykorn-Lindner, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw. (Schwaig, 90571)
Claims:
1. Beleuchtungsmittel, insbesondere für ein Handgerät zur Beleuchtung einer zu untersuchenden oder zu behandelnden Stelle, welches aufweist:
– eine Halbleiter-Strahlungsquelle (LED) mit Gehäusehaube (GH) und mit durch eine Grundplatte (GP) hindurchgeführte elektrische Anschlüsse,
– ein an die Grundplatte (GP) anschließendes und damit in Kontakt stehendes wärmeleitendes LED-Teil (HS) mit Bohrungen für das Durchführen der elektrischen Anschlüsse,
– ein dem wärmeleitenden LED-Teil (HS) nachgeordnetes Kupplungsteil (SO) mit Ausnehmungen für das Führen der elektrischen Anschlüsse und
– eine den noch vorhandenen Raum zwischen Grundplatte (GP) der Halbleiter-Strahlungsquelle (LED) und LED-Teil (HS) einschließlich der Bohrungen ausfüllende Wärmleitsubstanz (WL),
so dass die Kontaktfläche zwischen LED-Teil (HS) und Halbleiter-Strahlungsquelle (LED) vergrößert ist und die Wärmeableitung zum Kupplungsteil (SO) auch über die elektrischen Anschlüsse erfolgt.

2. Beleuchtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teilbereiche der Gehäusehaube (GH) und des Randbereichs der Grundplatte (GP) mit einem Wärmeleitlack (W) beschichtet oder benetzt sind.

3. Beleuchtungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest der Randbereich am Übergang zwischen Mantel des wärmeleitenden LED-Teils (HS) und Grundplatte (GP) und/oder Gehäusehaube (GH) der Halbleiter-Strahlungsquelle (LED) mit Wärmeleitlack (W) beschichtet oder benetzt ist.

4. Beleuchtungsmittel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitlack (W) transparent oder eingefärbt ist.

5. Beleuchtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmleitsubstanz (WL) ein Leitkleber oder eine Leitpaste ist.

6. Beleuchtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass LED-Teil (HS) und Kupplungsteil (SO) aus Vollmaterial mit guter Wärmeableitung und Wärmekapazität ausgestaltet ist.

7. Beleuchtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Gehäusehaube (GH) von einer Umhüllung umgeben ist und dass im dadurch ausgestalteten Zwischenraum eine Flüssigkeit eingefüllt ist.

8. Beleuchtungsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit transparent oder eingefärbt ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Handgerät zur Beleuchtung einer zu untersuchenden oder zu behandelnden Stelle gemäß dem Patentanspruch 1.

Ärztliche/zahnärztliche Handinstrumente mit einer Beleuchtungseinrichtung oder dentale Aushärtungsvorrichtung mit Licht sind seit langem bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 698 16 716 T2 ein zahnärztliches Handstück mit einem Hauptteil, das einen Turbinenkopf, eine Kupplung und eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Behandlungsstelle im Mund des Patienten enthält, bekannt. Um eine Halogenlampe mit einem Faden zu vermeiden ist die Lichtquelle eine in dem Turbinenkopf angeordnete Halbleitereinrichtung. Das optische Halbleiterbauelement kann eine Licht emittierende Diode (LED), insbesondere eine sichtbares Licht emittierende Diode (VLED), sein, welche eine lange Lebensdauer, etwa mindestens 10.000 Stunden, aufweist. Die VLED ist in dem unteren distalen Bereich des Halses nahe dem Kopf angeordnet und elektrisch an eine externe Versorgungsquelle angeschlossen. Hierzu ist die VLED an Leitungsdrähten angeschlossen, die durch den Turbinenkopf zu Kontakten am proximalen Ende des Turbinenkopfs verlaufen. Die Kontakte sind wiederum an Kontakte in der Kupplung angeschlossen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Turbinenkopf und der Kupplung zu schaffen. Im unteren distalen Endbereich des Halses ist ein auf die VLED ausgerichtetes Projektionsfenster vorgesehen, so dass von der VLED emittiertes Licht auf die Spitze des Werkzeuges gerichtet wird, um die Behandlungsstelle im oralen Hohlraum eines Patienten zu beleuchten. Alternativ kann die VLED auch im Kopf des Handstücks angeordnet sein, wobei in diesem Fall das Lichtprojektionsfenster auf die VLED ausgerichtet an dem Kopf angeordnet ist, so dass die Beleuchtung der Behandlungsstelle wie oben beschrieben bewirkt werden kann. Dadurch dass die Beleuchtungseinrichtung im Kopf oder Hals des Handstücks zur direkten Beleuchtung der Behandlungsstelle angeordnet werden kann, entfällt die Notwendigkeit teurer optischer Fasern, wie einem Faserstab oder Glasfasern, und die Dämpfung des Lichts wird minimiert. Ferner wird der Aufbau des Handstücks vereinfacht und die Kosten werden verringert.

In Weiterbildung hierzu ist aus der EP 1 093 765 A2 eine Beleuchtungseinrichtung für ein zahnärztliches oder medizinisches Instrument bekannt, welche eine Vielzahl von LEDs und zugehörige Halter aufweist. Die LEDs sind dabei so angeordnet, dass auch eine seitliche Beleuchtung ohne Schattenwurf ermöglicht wird.

Eine ähnliche Beleuchtungseinrichtung für ein ärztliches oder zahnärztliches Handinstrument ist aus der DE 10 2004 006 805 A1 bekannt. Um zusätzliche Informationen in das Blickfeld des Behandlers einzublenden, beispielsweise anzuzeigen, ob an einer zu behandelnden Stelle Karies vorhanden ist, sind Mittel zum Beimischen farbigen Lichts zu dem Beleuchtungskegel vorgesehen. Die Beimischung farbigen Lichts zu der Grundbeleuchtung ist bei, Verwendung ausreichend heller Leuchtkörper für den Behandler deutlich wahrzunehmen und gestattet damit, ihn ergonomisch mit der Zusatzinformation zu versorgen.

Beispielsweise reflektieren Zähne, wie auch der benachbarte Mund-/Rachenbereich das einfallende Licht und machen seine Farbe für den Behandler leicht erkennbar. Bevorzugt ist die Beleuchtungseinrichtung durch eine weißes Licht emittierende Lichtquelle, insbesondere eine weiße Leuchtdiode gebildet. Alternativ umfassen die Mittel zum Beimischen farbigen Lichts zumindest eine farbige Leuchtdiode, wobei auch bei Einsatz nur einer einzigen Farbe durch eine unterschiedliche Intensität der beigemischten Farbe verschiedene Informationen dargestellt werden können. Eine weitere Möglichkeit um unterschiedliche Informationen darzustellen bzw. um die Menge der darstellbaren Informationen zu erhöhen, besteht darin, mehrere Leuchtdioden in verschiedenen Farben vorzusehen oder es kann eine mehrfarbige Leuchtdiode vorgesehen sein, die in einer ersten Betriebsart weißes Licht zur Beleuchtung der zu untersuchenden oder zu behandelnden Stelle emittiert, und die in einer zweiten Betriebsart Licht emittiert, dem zur Anzeige zusätzlicherer Informationen gegenüber der ersten Betriebsart farbiges Licht beigemischt ist. Auch können Mittel zur lokal begrenzten Beimischung farbigen Lichts zu dem Beleuchtungskegel vorgesehen werden, wodurch die zu untersuchende oder zu behandelnde Stelle farbneutral, also weiß oder weißlich beleuchtet und die farbkodierte Zusatzinformation in deren unmittelbarer Nähe, nämlich noch innerhalb des Beleuchtungskegels dargestellt wird. Insbesondere weist das Handinstrument ein Gehäuse mit einem Handstück auf, an dessen distalem Ende der Beleuchtungskegel austritt. Hierfür enthält das Handstück bevorzugt einen Lichtleiter, der das Beleuchtungslicht und das farbige Licht zur Anzeige zusätzlicher Informationen zu dem distalen Ende des Handstücks führt. Alternativ weist das Gehäuse zur Anzeige zusätzlicher Informationen für einen Bediener des Handinstruments einen beleuchtbaren Segmentbereich auf. Bevorzugt ist dabei, wenn der beleuchtbare Segmentbereich ein am distalen Ende des Handstücks angeordnetes Leuchtsegment, insbesondere einen am distalen Ende des Handstücks angeordneten Leuchtring umfasst. Auch kann der beleuchtbare Segmentbereich weiter zum proximalen Ende des Handstücks hin oder an einem an das Handstück angrenzenden Schlauch angeordnet werden, wo er für den Bediener aus dem Augenwinkel heraus zu erkennen ist.

In letzter Zeit sind dentale Aushärtungsvorrichtungen entwickelt worden, die mehrere Lichtquellen verwenden, wobei eine solche Konstruktion eine Vielzahl von LEDs, die auf einer oder mehreren Wärmesenken angebracht sind, einschließt. Um wirksam Wärme von der Spitze der dentalen Aushärtungsvorrichtung abzuführen, die von einer oder mehreren LEDs erzeugt wird, umfasst diese gemäß der DE 10 2004 061 551 A1 ein längliches Gehäuse mit einem nahen Ende und einem fernen Ende, eine an dem fernen Ende des Gehäuses angebrachte Lichtquelle, elektronische Schaltkreise, die zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses zwischen dem nahen Ende und dem fernen Ende angeordnet sind, einen metallischen Wärmesenkebereich, der Lichtquelle benachbart und sich innerhalb eines Teilbereichs des Gehäuses erstreckend und einen Wärmesenkebereich auf Polymerbasis, dem metallischen Wärmesenkebereich benachbart und sich innerhalb eines weiteren Teilbereichs des Gehäuses erstreckend. Der thermisch leitende Bereich auf Polymerbasis umgibt zumindest teilweise die elektronischen Schaltkreise und erstreckt sich innerhalb eines Bereichs des Stabgehäuses, der während der Benutzung von dem Benutzer ergriffen wird. Der thermisch leitende Bereich der Wärmesenke auf Polymerbasis kann den elektronischen Schaltkreisen der dentalen Aushärtungsvorrichtung benachbart sein, ohne Probleme durch elektrische Leitfähigkeit (z. B. einen Kurzschluss der elektronischen Schaltkreise) zu verursachen, die eine metallische Wärmesenke verursachen würde. Anders als Metalle, kann wärmeleitendes Polymer bei einer relativ niedrigen Temperatur (z. B. Raumtemperatur) in den Stabhohlraum eingeführt werden, um so die Schaltkreise einzuschließen, ohne sie zu beschädigen. Da die Wärmesenke sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Stabs erstrecken kann, kann sie wirksam Wärme von der Spitze der dentalen Aushärtungsvorrichtung hinunter zu dem Bereich des Stabs abführen, der von dem Benutzer ergriffen wird. In Weiterbildung ist der metallische Bereich der Wärmesenke von dem Stabgehäuse durch, eine Luftlücke getrennt. Die Luftlücke stellt eine Isolierung zur Verfügung, die zu einer geringeren Wärmediffusion von dem Stabgehäuse der dentalen Aushärtungsvorrichtung in den Bereich um die Spitze der Aushärtungsvorrichtung führt, woraus eine kühlere Spitze resultiert. Zudem kann zumindest ein Teilbereich des wärmeleitenden Polymerbereichs der Wärmesenke sich in einem direkten Kontakt mit dem Stabgehäuse befinden, damit das Stabgehäuse nach Wahl Wärme von dem Mund des Patienten und zu dem Teil des Stabgehäuses abführt, der von dem zahnärztlich Behandelnden ergriffen wird. Der metallische Bereich der Wärmesenke kann Aluminium, Messing, Kupfer, Stahl, Silber oder andere thermisch leitende Metalle oder ein auf zumindest einem Metalloxid basierendes keramisches Material oder eine Kombination davon umfassen. Der Wärmesenkebereich auf Polymerbasis kann eines oder mehrere Polymere (z. B. Epoxy oder Silikon), die hinreichend thermisch leitend sind, um Wärme von dem metallischen Wärmesenkebereich weiter abzuleiten, umfassen. Der Wärmesenkebereich auf Polymerbasis kann sich in einem festen, flüssigen, gelartigen oder einem anderen gewünschten physikalischen Zustand befinden. In einer Weiterbildung ist das Polymer oder das Kunstharz mit einem wärmeleitenden Füllstoff (z. B. Karbonfasern, Graphitpartikeln, keramischen Materialien und ähnlichem) gefüllt, um die thermische Leitfähigkeit des Wärmesenkebereichs auf Polymerbasis zu erhöhen.

Es ist auch bekannt, Chips zur Lichtabgabe auf einen metallischen Körper aufzukleben. Zwar ist bei einer derartigen Lösung der Wärmewiderstand zwischen Chip und Kühlkörper geringer als bei Integration in einem Kunststoffgehäuse/Kunststoffmodul, dennoch wirkt auch hier die Klebstoffschicht als Wärmesperre, so dass die Gefahr der Überhitzung des oder der Chips besteht. Um dies zu vermeiden ist aus der EP 1 228 738 A1 eine dentale Aushärtungsvorrichtung bekannt, bei welcher die Halbleiter-Strahlungsquelle als eine Anordnung von Einzel-Strahlungsquellen ausgebildet ist, die auf einem gemeinsamen Basiskörper aufgelötet sind. Die entstehende Strahlungswärme auf dem Chip wird über die Wärmeleitverbindung sofort auf einen recht großen Basiskörper abgeleitet, welcher dann zwar erwärmt wird dieser jedoch gut gekühlt werden, nachdem er eine große Oberfläche aufweisen kann. Insbesondere ist es vorgesehen, jeden Chip in einer Mulde in dem Basiskörper gegenüber der Oberfläche versenkt anzuordnen. Diese Lösung hat einen noch weiter verbesserten Lichtwirkungsgrad zur Folge. Die Mulde ist bevorzugt innen verspiegelt und wirkt als Mikro-Reflektor, wobei die Oberfläche des lichtabgebenden Chips im Brennpunkt des so gebildeten Mikroreflektors angeordnet sein kann. Die zur Seite emittierte Strahlung lässt sich auf diese Weise focussieren, so dass die Lichtverluste durch Fehlleitung der Strahlung deutlich reduziert sind. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, verschiedene Farben der Emissionsspektren der Einzelchips vorzusehen und je eine Einzelsteuerung vorzunehmen. Beispielsweise kann auch gezielt Rotlicht abgegeben werden, wenn mittels des Lichthärtgeräts eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, die gerade auch für Hochleistungschips geeignet ist, lässt sich die sogenannte Flip-Chip-Technik einsetzen. Hierbei erfolgt die Kontaktierung auf der Unterseite des Chips und die Lichtabgabe auf der Oberseite. Bei dieser Lösung ist die Verwendung von gebondeten Anschlussdrähten entbehrlich, nachdem eine direkte Kontaktierung beispielsweise durch Auflöten erfolgen kann. Weiterhin ist es vorgesehen, die Wärme von dem Basiskörper über eine sogenannte Heatpipe nach hinten zu leiten. Dort kann sie praktisch von der Umgebungsluft abgeführt werden, so dass bei dieser Lösung sogar gebläselos gearbeitet werden kann. Der Basiskörper kann an sich zweischichtig aufgebaut sein, und zwar mit einer metallischen Oberflächenschicht und einer keramischen Basis. Dabei kann noch eine recht große Wärmekapazität erzielt werden, vor allem, wenn die metallische Oberflächenschicht den Keramikkörper und/oder Siliziumkörper vollständig umhüllt. Den Basiskörper kann im wesentlichen kalottenförmig ausbildet werden, und zwar mit einer Form, die exakt in die Fassung für eine bislang verwendete Halogen-Glühlampe mit Reflektor passt. Die Fassung weist an ihrer Außenseite Kühlrippen auf, und bevorzugt ist der Basiskörper dann über Wärmeleitpaste mit der Fassung verbunden. Ein Austausch ist während der Lebensdauer des Lichthärtgeräts in der Regel nicht erforderlich, nachdem LED-Chips eine ausgesprochen lange Lebensdauer aufweisen, so dass sich Einsparungen bei den Wartungskosten gegenüber den Lichthärtgeräten mit Halogen-Glühlampe ergeben. Schließlich ist es vorgesehen, die abgegebene Lichtstrahlung durch einen Prismenkörper auf eine querschnittsreduzierte Fläche zu intensivieren. Dieser Prismenkörper ist so gestaltet, dass er die von den Einzel-Strahlungsquellen im Außenbereich des Basiskörpers emittierte Lichtstrahlung zur Mitte hin verlagert, so dass sie nahezu verlustfrei in den Lichtleitstab eingeleitet werden können. Auch kann der Prismenkörper außen von einem Kühlkörper umgeben sein, der an seinem Außenumfang Längsrippen aufweist, die die Wärmeabfuhr verbessern.

Schließlich ist eine ähnliche dentale Aushärtungsvorrichtung mit einem röhrenförmigen Gehäuse und mit verschiedenen Mitteln zur Kühlung der Lichtquellen aus der WO 2004/0011848 A2 bekannt, wodurch die LEDs mit 4-facher Leistung betrieben werden können. Allen beschriebnen Ausführungsformen ist die Kombination aus metallischen Wärmesenkebereich und damit in Kontakt stehende Heatpipe gemeinsam. Im Einzelnen wird bei einer Ausführungsform Kühlmittel (beispielsweise Wasser) vom Wärmesenkebereich mittels einer Pumpe über Kanäle der Heatpipe in die Hochleistungs-LED geleitet. Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Heatpipe eine Doppelfunktion auf, nämlich einerseits eine elektrische Verbindung zwischen Batterie und an dem freien Ende der Heatpipe angeordneten Hochleistungs-LED herzustellen und anderseits die Wärme der LED nach hinten zum Wärmesenkebereich zu leiten. Bei einer weiteren Ausführungsform ist für ein Array aus LEDs eine Wärmesenke aus Kupfer vorgesehen, welche einen Hohlraum ausgestaltet, bei welcher die Heatpipes in den Hohlraum eingeführt werden und der Dampf sich dann im Holraum niederschlägt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das LED-Gehäuse auf einem leitenden Substrat angeordnet, welches mit einer Heatpipe verbunden ist. Bei weiteren Ausführungsformen ist zur Verbesserung der Kühlleistung ein Gebläse für den Wärmesenkebereich vorgesehen oder die Heatpipe selbst ist an einem Ende als Kondensator (kaltes Ende) ausgestaltet und wird vom Gebläse gekühlt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist zwischen Heatpipe und röhrenförmigem Gehäuse der dentalen Aushärtungsvorrichtung, vorzugsweise zwischen Mitte und anderem freien Ende, ein bei Erwärmung den physikalischen Zustand (von fest nach flüssig) änderndes Material vorgesehen, beispielsweise Parafin oder Kupferwolle.

Wie die vorstehende Würdigung des Standes der Technik aufzeigt, sind unterschiedlich ausgestaltete ärztliche/zahnärztliche Handinstrumente mit einer Beleuchtungseinrichtung oder dentale Aushärtungsvorrichtungen mit Licht bekannt. In der Praxis fehlt jedoch ein kostengünstiges und mit handelsüblichen konventionellen LEDs ausgestattetes Handgerät, welches ohne die Verwendung von aufwendiger Kühlmittel, beispielsweise Heatpipes in Kombination mit Wärmesenken oder zusätzliche Kühlung mit Gebläse oder Ausgestaltung von Kühlmittelkanaälen, einen Betrieb mit erhöhter Leistung in einem bestimmten Temperaturbereich ermöglicht. Besonders bedeutsam ist dies, weil die medizinische Geräte herstellende Industrie als äußerst fortschrittliche, entwicklungsfreudige Industrie anzusehen ist, die schnell Verbesserungen und Vereinfachungen aufgreift und in die Tat umsetzt.

Der Erfindung liegt gegenüber den bekannten Beleuchtungsmitteln für Handgeräte die Aufgabe zugrunde, diese derart weiterzuentwickeln, dass dem Benutzer eine kostengünstig herstellbare Halbleiterbeleuchtung (LED) zur Verfügung gestellt wird, welche einen Betrieb mit erhöhter Leistung in einem bestimmten Temperaturbereich ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Beleuchtungsmittel, insbesondere für ein Handgerät zur Beleuchtung einer zu untersuchenden oder zu behandelnden Stelle, nach Patentanspruch 1 gelöst, welches aufweist:

  • – eine Halbleiter-Strahlungsquelle mit Gehäusehaube und mit durch eine Grundplatte hindurchgeführte elektrische Anschlüsse,
  • – ein an die Grundplatte anschließendes und damit in Kontakt stehendes wärmeleitendes LED-Teil mit Bohrungen für das Durchführen der elektrischen Anschlüsse,
  • – ein dem wärmeleitenden LED-Teil nachgeordnetes Kupplungsteil mit Ausnehmungen für das Führen der elektrischen Anschlüsse und
  • – eine den noch vorhandenen Raum zwischen Grundplatte der Halbleiter-Strahlungsquelle und LED-Teil einschließlich der Bohrungen ausfüllende Wärmleitsubstanz,
so dass die Kontaktfläche zwischen LED-Teil und Halbleiter-Strahlungsquelle vergrößert ist und die Wärmeableitung zum Kupplungsteil auch über die elektrischen Anschlüsse erfolgt.

Das erfindungsgemäße Beleuchtungsmittel ermöglicht einen Betrieb mit erhöhter Leistung in einem bestimmten Temperaturbereich und ist auf der Basis handelsüblicher LEDs mit geringen Fertigungskosten herstellbar. Die Ausbreitung von Wärme erfolgt durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Wärmeströmung (Konvektion). Wärmestrahlung ermöglicht auch die Abgabe von Wärme in das Vakuum, sie ist nur von der Temperatur des strahlenden Körpers abhängig und unabhängig von der Temperatur der Umgebung. Die Wärmestrahlung hängt von der Temperatur des Strahlers/Körpers und auch von der Beschaffenheit seiner Oberfläche ab. Die Wärmeleitung erfolgt nur in der Materie, d. h. im Körper, und setzt in ihm ein Temperaturgefälle voraus. Wenn man einem Körper nicht an einer Stelle dauernd Wärme zuführt oder entnimmt, so gleichen sich alle Temperaturunterschiede in ihm mit der Zeit aus, und zwar durch einen Wärmestrom, der von höherer zu tieferer Temperatur fließt. Metalle sind relativ gute Wärmeleiter, beispielsweise Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,93 cal/cm·s·k im Temperaturbereich zwischen 0°C und 100°C oder Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,55 cal/cm·s·k im Temperaturbereich zwischen 0°C und 200°C, während Kunststoffe in der Regel schlechtere Wärmeleiter sind. Der Wärmeübergang von einem Körper einer bestimmten Temperatur zu seiner Umgebung wird durch den Wärmeübergangswert beschrieben und den Wärmedurchgang durch einen Körper, beispielsweise eine Platte, beschreibt man durch den Wärmedurchgangswert. Der Wärmeübergangswert hängt, wie bereits vorstehend beschrieben, stark von der Oberflächenbeschaffenheit ab und der Wärmedurchgangswert von der Materialstärke/Plattendicke. Das erfindungsgemäße Beleuchtungsmittel weist den Vorteil auf, dass auf überraschend einfache und kostengünstige Art und Weise das Verhältnis von Wärmeübergangswert zu Wärmedurchgangswert (durch Ausfüllen des noch vorhandenen Raums zwischen Grundplatte der Halbleiter-Strahlungsquelle und LED-Teil einschließlich der Bohrungen mit Wärmleitsubstanz) derart optimiert wurde, dass eine besonders effektive Wärmeabfuhr gewährleistet ist.

In Weiterbildung der Erfindung sind, gemäß Patentanspruch 2, zumindest Teilbereiche der Gehäusehaube und des Randbereichs der Grundplatte mit einem Wärmeleitlack beschichtet oder benetzt.

Diese Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, dass durch Umspritzen, zumindest eines Teils der Gehäusehaube und des Randbereichs der Grundplatte deren Wärmeleitfähigkeit bzw. Wärmekapazität erhöht wird. Insbesondere kann eine Wärmespreizung innerhalb der Körper (Gehäusehaube, Grundplatte bzw. LED-Teil) dadurch erfolgen, dass die Grundplatte, an welcher die Gehäusehaube bzw. das LED-Teil befestigt ist bzw. anliegt, mindestens einen Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit aufweist, indem diese als eine Komponente aus einem wärmeleitenden Kunststoff beim Mehrkomponentenspritzgießen oder durch Umgießen eines Inserts aus einem wärmeleitenden Kunststoff oder aus Metall hergestellt ist. Im Einzelnen können zur Steigerung der thermischen Leitfähigkeit Kunststoffe mit Metall- oder Keramikpulvern compoundiert werden. In den Fällen, wo bei Verwendung von Metallpulver die erhöhte elektrische Leitfähigkeit des Kunststoffes unerwünscht ist (wegen Führung der Anschlüsse der Halbleiter-Strahlungsquelle), können keramische Füllstoffe wie Silikatoxid, Aluminiunioxid oder Berylliumoxid benutzt werden. Gezielt eingebrachte Anisotropien der Wärmeleitfähigkeit mit einer Vorzugsrichtung, z. B. durch faserförmige Füllstoffe, dienen dazu die Wärme gerichtet durch das Bauteil der Körper (insbesondere Grundplatte und LED-Teil) abzuleiten. Alternativ dazu ist es möglich, nur mit einer Spritzgusskomponente zu arbeiten und vorgefertigte Inserts aus thermisch leitfähigem Kunststoff oder aus Keramik oder Metall, z. B. Magnesium oder Aluminium, in den Kunststoff einzubringen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:

1a und 1b in Seitenansicht und in der Perspektive eine erste Ausführungsform und

2a und 2b im Schnitt eine zweite und dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungsmittels.

1a und 1b zeigen in Seitenansicht und in der Perspektive eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungsmittels, welches insbesondere für ein Handgerät zur Beleuchtung einer zu untersuchenden oder zu behandelnden Stelle eingesetzt werden kann. Dabei ist eine runde LEDs in bedrahteter Form dargestellt Im Einzelnen weist das Beleuchtungsmittel eine Halbleiter-Strahlungsquelle LED mit Gehäusehaube GH und mit durch eine Grundplatte GP hindurchgeführte elektrische Anschlüsse, ein an die Grundplatte GP anschließendes und damit in Kontakt stehendes wärmeleitendes LED-Teil HS mit Bohrungen für das Durchführen der elektrischen Anschlüsse, ein dem wärmeleitenden LED-Teil HS nachgeordnetes Kupplungsteil SO mit Ausnehmungen für das Führen der elektrischen Anschlüsse und eine den noch vorhandenen Raum zwischen Grundplatte GP der Halbleiter-Strahlungsquelle LED und LED-Teil HS einschließlich der Bohrungen ausfüllende Wärmleitsubstanz WL auf. Werden Halbleiter-Strahlungsquelle LED mit weitgehend quadratischer Endfläche der Gehäusehaube GH eingesetzt (so genannte FormLEDs = rechteckige LEDs), so kann man diese aneinanderreihen und braucht damit nur eine rechteckige Öffnung in der Frontplatte des Gerätes/Instrumentes (Flächen-LEDs, d. h. Direktmontage hinter der Frontplatte). Dabei kann auch die Tatsache berücksichtigt werden, dass die Erkennbarkeit von optischen Informationen nicht nur vom Lichtstrom der Quelle, sondern bei gleichem Lichtstrom auch von der Fläche des Lichtaustritts abhängt. Insbesondere können die Rechtecke nahtlos aneinandergereiht werden; beim Einsatz von Lichtleitern ist zur Vermeidung von Übersprechen ein geringer Abstand zwischen den rechteckigen Austritten erforderlich.

Der LED-Teil HS ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die in der Halbleiter-Strahlungsquelle LED entstehende Wärmemenge schnellstmöglich aufgesaugt und darin weitergeleitet werden kann. LED-Teil und Kupplungsteil SO werden insbesondere aus einem Vollmaterial in Frästechnik oder in Spritzgussverfahren hergestellt, und nicht wie üblich dünnwandig, so dass durch die höhere Materialmenge die Wärmekapazität maximiert wird. Das Kupplungsteil SO wird. entsprechend der Vorgaben des Gerätes/Instrumentes angepasst (ist also von dem Gerät/Instrument und dessen elektrischen Kontaktierung abhängig). Durch den flachen Aufbau der Fläche auf der LED-Seite, berührt auch eine Standard-LED den LED-Teil HS auf einer möglichst großen Fläche, wodurch eine bessere Wärmeableitung zum LED-Teil HS und Kupplungsteil SO hin erzielt wird. Der noch vorhandene Raum zwischen dem LED-Teil HS und LED (zwei Festkörper berühren sich nur an drei Punkten) wird durch die Wärmleitsubstanz WL (auch vernetzbar) ausgefüllt. Zur besseren mechanischen Festigkeit kann zusätzlich die Halbleiter-Strahlungsquelle LED bzw. die Grundplatte GP mit dem LED-Teil HS miteinander verklebt werden. Insbesondere ist das LED-Teil HS so aufgebaut, dass durch die Anbringung der Wärmleitsubstanz WL, diese die Möglichkeit hat in den zwei Bohrungen des LED-Teils HS zu kapillieren und somit die Kontaktfläche zwischen Halbleiter-Strahlungsquelle LED noch mal vergrößert wird, so dass die Wärmeableitung zum LED-Teil HS auch über die LED Anschlüsse erfolgt.

2a und 2b zeigen im Schnitt eine zweite und dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungsmittels. Dabei ist zusätzlich zumindest der Randbereich am Übergang zwischen Mantel des wärmeleitenden LED-Teils HS und Grundplatte GP und/oder Gehäusehaube GH der Halbleiter-Strahlungsquelle LED mit Wärmeleitlack W beschichtet oder benetzt. Der Wärmeleitlack W ist transparent (siehe 2b; wobei im Vergleich zur in 2a dargestellten Ausführungsform keine Maskierung erforderlich ist) oder eingefärbt und kann auch als durchgängige umhüllende Schicht aufgebracht werden (beispielsweise durch Tauchen). Allen Ausführungsformen gemeinsam ist, dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen, welche keinen hohen Kostenaufwand bedeuten, auch nachträglich auf herkömmliche Leuchtdioden angewandt werden können, ohne dass nun bei Betrieb als Hochleistungs-Leuchtdiode die üblicherweise hohe Lebensdauer von Leuchtdioden verkürzt ist. Insbesondere wird auf einfache Art und Weise ein Beleuchtungsmittel mit Wärmespreizung durch Wärmeleitbeschichtung bzw. Wärmeleitsubstanz realisiert.

Im Rahmen der Erfindung kann zumindest die Gehäusehaube GH von einer Umhüllung umgeben sein und im dadurch ausgestalteten Zwischenraum ist eine Flüssigkeit eingefüllt; die Umhüllung kann als Kunststoff-Formteil mit einer transparenten Lichtdurchtrittsfläche hergestellt werden, welches zugleich eine besonders effektive Wärmeabfuhr gewährleistet; die Umhüllung kann aus zwei Halbschalen bestehen, welche durch Klebung miteinander verbunden werden, wobei das Beleuchtungsmittel infolge der wenigen zusammenzufügenden Teile vollautomatisch herstellbar ist; die Flüssigkeit ist transparent (beispielsweise destilliertes Wasser) oder eingefärbt u. a..

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Patentanspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Patentanspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • - DE 69816716 T2 [0002]
  • - EP 1093765 A2 [0003]
  • - DE 102004006805 A1 [0004]
  • - DE 102004061551 A1 [0006]
  • - EP 1228738 A1 [0007]
  • - WO 2004/0011848 A2 [0008]