WO2013007537A2

WO2013007537A2 - Erzeugung eines luftstroms mittels schwingungen

Info

Publication number: WO2013007537A2
Application number: PCT/EP2012/062704
Authority: WO
Inventors: Franz Bernitz; Martin Honsberg-Riedl; Gerhard Mitic; Randolf Mock; Thomas Vontz
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2014-01-08
Also published as: DE102011078853A1; WO2013007537A3; DE102011078853B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (H) mit einer zu Schwingungen anregbaren LuftStromerzeugungseinheit (1), wobei die LuftStromerzeugungseinheit (1) einen Chladni-Resonator (3, 9) mit mindestens einer resonant anregbaren Platte (3) aufweist. Eine Leuchtvorrichtung (R) weist mindestens eine Strömungsmaschine (H) zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle (L) auf. Das Verfahren dient zum Erzeugen eines Kühlluftstroms (K), wobei das Verfahren ein Anregen einer Platte (3) eines Chladni -Resonators (3, 9) umfasst. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar zur Kühlung von LED-Lampen und/oder damit bestückbaren Leuchten.

Description

Beschreibung

Erzeugung eines Luftstroms mittels Schwingungen Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einer zu

Schwingungen anregbaren Luftstromerzeugungseinheit, wobei die LuftStromerzeugungseinheit einen Chladni -Resonator mit mindestens einer resonant anregbaren Platte aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine solche Strömungsmaschine zum Kühlen

mindestens einer Lichtquelle. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Luftstroms, insbesondere

Kühlluftstroms, durch Anregen einer

Luftstromerzeugungseinheit zu Schwingungen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar zur Kühlung von LED-Lampen und/oder damit bestückbaren Leuchten.

DE 10 2008 038 549 AI offenbart eine Methode zur Erzeugung eines Luftstroms mittels Ultraschall, und zwar zur Kühlung von kleinen elektronischen Schaltungen, beispielsweise elektronischen Vorschaltgeräten . Beschrieben ist dazu eine Einrichtung zur Erzeugung eines Luftstroms mit einem

Anregungselement und einem Schwingelement, wobei das

Schwingelement von dem Anregungselement zu Schwingungen an- regbar ist und die Schwingungen zu einer Luftströmung führen. Insbesondere kann ein Verbindungselement zwischen dem

Anregungselement und dem Schwingelement vorgesehen und mit beiden mechanisch verbunden sein. Das Verbindungselement kann kegelstumpfförmig ausgebildet sein und an seiner Deckel- und Bodenfläche von dem Schwingelement und dem Anregungselement abgeschlossen sein. Konkret wird vorgeschlagen, einen

piezoelektrischen Aktor mit einer davor montierten

Schwingmembran mit Ultraschallfrequenzen anzuregen und zu betreiben. Die Schwingungen der Schwingmembran erzeugen einen Luftstrom, der die Schaltung kühlt.

Ferner sind Eigenschwingungen von Platten bekannt. Dabei bilden sich an der Platte für feste Randbedingungen feste Positionen für resonante Schwingungsmaxima und

Schwingungsminima aus, welche z.B. durch ein Bestreuen der Platte mit Sand sichtbar gemacht werden können (Erzeugung von Chladnischen Klangfiguren) . Eine resonant schwingende oder eigenschwingende Platte kann auch als ein Chladni -Resonator bezeichnet werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache und kompakte Möglichkeit zur Erzeugung eines

Luftstroms mittels mechanischer Schwingungen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen

Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind

insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Strömungsmaschine mit einer zu Schwingungen anregbaren Luftstromerzeugungseinheit, wobei die LuftStromerzeugungseinheit einen Chladni -Resonator mit mindestens einer resonant anregbaren Platte aufweist.

Unter einer Strömungsmaschine kann insbesondere eine

Gasenergiemaschine verstanden werden, bei der eine

Energieübertragung zwischen Gas (insbesondere Luft) und

Maschine in einem offenen Raum durch eine Strömung nach den Gesetzen der Fluiddynamik über den Umweg der kinetischen Energie erfolgt .

Diese Strömungsmaschine weist den Vorteil auf, dass ihre Luftstromerzeugungseinheit besonders flach ausgestaltbar ist. Auch mag die LuftStromerzeugungseinheit ohne besondere

Anstrengungen großflächig ausgestaltet sein. Darüber hinaus kann diese Strömungsmaschine einfach und preiswert

hergestellt werden. Die Strömungsmaschine kann zusätzlich zu der mindestens einen Luftstromerzeugungseinheit z.B. auch elektrische Anschlüsse, eine Halterung, Luftleiteinrichtungen und/oder einen Treiber zum elektrischen Betrieb der

Luftstromerzeugungseinheit usw. aufweisen. Die Strömungsmaschine kann selbstverständlich auch ein anderes gasförmiges Medium als Luft zur Strömung bringen oder fördern. Die Beschreibung dieser Erfindung ist also nicht auf "Luft" beschränkt, und ein Verweis auf Luft kann insbesondere auch jedes gasförmige Medium umfassen.

Es ist eine zur Ermöglichung einer besonders kompakten und präzise anregbaren Strömungsmaschine bevorzugte

Ausgestaltung, dass die Platte mittels mindestens eines volumetrischen Aktors anregbar ist. Unter einem

volumetrischen Aktor kann insbesondere jeglicher Aktor verstanden werden, welcher sein Materialvolumen definiert mittels eines externen Steuersignals (z.B. einer Spannung, eines Magnetfelds) ändern kann. Ein volumetrischer Aktor kann beispielsweise einen elektrostriktiven Aktor oder einen magentostriktiven Aktor umfassen. Aufgrund seiner Robustheit, kompakten Bauweise, seiner vergleichsweise preiswerten

Herstellung und seiner einfachen Aktivierung ist jedoch ein piezoelektrischer Aktor oder Piezoaktor besonders bevorzugt. Der Aktor kann insbesondere an die Platte angeklebt sein.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Platte mittels einer matrixartig angeordneten Gruppe von Aktoren anregbar ist. So können besonders gleichmäßige oder gezielt ungleichmäßige Schwingungsamplituden über die Platte erreicht werden.

Insbesondere mögen die Aktoren individuell oder in Gruppen ansteuerbar sein, um ein vorbestimmtes Resonanzmuster zu erzeugen . Alternativ mag die Platte jedoch auch z.B. durch einen, insbesondere zentralen, Aktor zu Eigenschwingungen bzw. zur Resonanz angeregt werden.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine volumetrische Aktor als ein piezoaktorisches Plättchen ausgestaltet ist. So kann eine besonders flache und

preiswerte Luftstromerzeugungseinheit bereitgestellt werden. Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Platte mit einer Frequenz von mindestens ca. 50 kHz, insbesondere von

mindestens ca. 100 kHz, insbesondere von mindestens ca. 200 kHz, anregbar ist. So lässt sich eine starke Luftströmung bei einer für den Menschen und die meisten Tiere nicht mehr hörbaren (Ultraschall -) Frequenz erzeugen.

Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Platte eine

Metallplatte ist. Eine Metallplatte ist besonders einfach zu Eigenschwingungen mit hohen Amplituden anregbar, preiswert verfügbar und einfach in ihren Eigenschaften variabel

herstellbar .

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Platte eine

Kunststoffplatte ist, welche besonders leicht, langlebig und preiswert sein kann. Es ist eine Weiterbildung, dass die Kunststoffplatte mit einer piezoelektrischen Kunststofffolie verbunden ist. Die piezoelektrische Kunststofffolie dient als Aktor oder Aktorfeld und kann insbesondere mit der

Kunststoffplatte als ein großflächiger Schichtverbund

verbunden sein. So wird eine besonders flache und robuste Luftstromerzeugungseinheit ermöglicht. Die piezoelektrische Kunststofffolie mag insbesondere aus Polyvinylidenfluorid (Kurzzeichen PVDF) bestehen.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Platte eine

Keramikplatte ist. Die verwendete Keramik kann insbesondere eine Keramik mit einer niedrigen akustischen Dämpfung sein. Falls der mindestens eine Aktor, insbesondere Piezoaktor, ein keramischer Aktor ist, kann der mindestens eine Aktor mit der Platte zu einem Stück gesintert sein.

Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Platte

schwingfähig an Stegen aufgehängt ist. So lässt sich eine einfache Aufhängung und Ausrichtung der Platte ohne eine wesentliche Beschränkung ihrer Schwingfähigkeit erreichen. Die Stege können die Platte an einem Rahmen halten oder befestigen. Insbesondere können der Rahmen und die Platte aus einer vollflächigen Schicht oder (Halbzeug- oder Ausgangs- ) Platte herausgearbeitet sein, insbesondere durch Einbringung von entsprechenden Aussparungen, z.B. mittels einer

mechanischen Materialabtragung oder mittels einer

Laserablation, insbesondere eines Laserschneidens.

Insbesondere bei dieser Ausgestaltung, aber auch ganz allgemein, kann die Luftstromerzeugungseinheit mehrere resonant anregbare Platten aufweisen. Es ist eine für eine wenig störende Aufhängung vorteilhafte

Ausgestaltung, dass die Platte eine mehreckige Platte ist, an deren Ecken die Stege ansetzen. Jedoch mag die Platte z.B. auch eine runde oder ovale Platte usw. sein, wobei die Stege dann insbesondere gleichbeabstandet sein können.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass an mindestens einem Bereich der Platte, welcher ein Schwingungsmaximum ausbildet, ein Übertragerelement vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist. So mag das Übertragerelement besonders stark schwingen, folglich eine besonders starke Schwingung der Schwingungseinheit bewirken und damit eine besonders starke Kühlluftströmung.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass an mindestens einem Bereich der Platte, welcher sich zwischen einem

Schwingungsmaximum und einem Schwingungsminimum befindet, ein Übertragerelement vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit von diesem Bereich zu Schwingungen

anregbar ist. So kann die Luftstromerzeugungseinheit auf einen hohen Gütefaktor hin angepasst werden, was ebenfalls eine besonders starke Schwingung der Schwingungseinheit und damit eine besonders starke Kühlluftströmung bewirken kann.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass an mindestens einem Bereich der Platte, an welchem sich auch ein Schwingungsminimum befindet, ein Übertragerelement vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist. So kann die Luftstromerzeugungseinheit ebenfalls auf einen hohen

Gütefaktor hin angepasst werden.

Die Positionen der sich an der Platte im Betrieb ausbildenden Schwingungsminima und Schwingungsmaxima brauchen nicht mit einer Position des mindestens einen Aktors übereinzustimmen. Es ist eine für eine besonders langlebige Verbindung zwischen dem mindestens einen Aktor, insbesondere angeklebten Aktor, und der Platte bevorzugte Weiterbildung, dass der Aktor im Bereich eines Schwingungsminimums angeordnet ist.

Es ist eine Weiterbildung, dass das Übertragerelement eine kegelartige Grundform aufweist, welche sich von der Platte zu der Schwingungseinheit verjüngt. Dadurch kann eine

Schwingungsamplitude an der Schwingungseinheit verstärkt werden.

Die Schwingungseinheit ragt für eine besonders effektive Erzeugung einer Luftströmung insbesondere seitlich über seine Kontaktfläche mit dem Übertragerelement heraus.

Es ist eine für eine einfache und preiswerte Herstellung des Übertragerelements besonders bevorzugte Weiterbildung, dass zumindest das Übertragerelement mehrere Schichten aufweist bzw. aus solchen Schichten zusammengesetzt ist (also ein Schichtkörper ist) . Ein Vorteil besteht in der Herstellung zumindest des Übertragerelements durch einfache Schichtung, insbesondere mittels vorstrukturierter Schichten oder

Platten, anstatt durch eine aufwendige spanende Bearbeitung aus einem Vollmaterial. Das Übertragerelement macht sich dabei unter anderem die Tatsache zu Nutze, dass eine für die Funktion günstige Außenkontur nicht notwendigerweise glatt zu sein braucht, da im Falle typischer, genügend großer von der Platte des Chladni -Resonators erzeugter Wellenlängen die Anregung über die bei diesem Aufbau vorhandenen Stufen hinwegmitteln .

Es ist eine für eine einfache und kompakte Herstellung bevorzugte Ausgestaltung, dass das Übertragerelement und die Schwingungseinheit als ein gemeinsamer Schichtkörper

vorliegen, die Schwingungseinheit also auch aus einer oder mehreren Schichten aufgebaut ist. Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Platte als

Luftkanäle dienende Aussparungen aufweist. Dadurch wird eine vergleichmäßigte Luftzufuhr über die Platte verbessert, was wiederum eine Erzeugung gleichmäßigerer Luftströme über die Fläche der Platte ermöglicht.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Strömungsmaschine zum Kühlen mindestens einer Lichtquelle, wobei die mindestens eine

Strömungsmaschine eine Strömungsmaschine wie oben beschrieben ist.

Die Leuchtvorrichtung kann eine Lampe, ein Modul, eine

Leuchte oder ein Leuchtsystem sein. Beispielsweise mag die Leuchtvorrichtung eine Leuchte sein, z.B. eine Deckenleuchte, welche einen Reflektor aufweist. Der Reflektor (oder ein Reflektor einer anderen Leuchtvorrichtung) kann als die

Platte des Chladni -Resonators dienen und folglich sowohl eine Reflexionsfunktion als auch eine Kühlfunktion übernehmen. Die Lichtquelle kann insbesondere eine Halbleiterlichtquelle sein. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine

Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei

Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen

Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten

(Konversions-LED) . Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein

("Remote Phosphor") . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel -Linse ,

Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen . Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum

Erzeugen eines Kühlluftstroms, wobei das Verfahren ein

Anregen einer Platte eines Chladni -Resonators umfasst. Dieses Verfahren ermöglicht die gleichen Vorteile wie die

Leuchtvorrichtung und kann analog ausgestaltet werden.

Beispielsweise kann es eine Ausgestaltung sein, dass eine Bewegung der angeregten Platte des Chladni -Resonators mittels eines Übertragerelements auf eine Schwingungseinheit

übertragen wird, wobei die sich bewegende Schwingungseinheit den Kühlluftstrom erzeugt.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im

Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den

Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.l zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine

Explosionszeichnung einer Luftstromerzeugungseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen

Ausschnitt aus der Luftstromerzeugungseinheit im Bereich eines Übertragerelements;

Fig.3 zeigt eine Chladni-Platte der

Luftstromerzeugungseinheit in Draufsicht; Fig.4 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einer

Luftstromerzeugungseinheit gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel ;

Fig.5 zeigt eine Leuchtvorrichtung mit einer

Luftstromerzeugungseinheit gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel .

Fig.l zeigt in einer Ansicht von schräg oben eine

Explosionszeichnung einer Luftstromerzeugungseinheit 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die

Luftstromerzeugungseinheit 1 ist aus mehreren schichtförmigen Platten 3 bis 7 aufgebaut.

Eine in dieser Ansicht unterste, metallische Platte 3

("Chladni-Platte") ist eine vollflächige Platte. Die Chladni- Platte 3 weist an ihrer Unterseite fünfunddreißig

kreisscheibenförmige (plättchenförmige) Piezoaktoren 9 auf, die z.B. an die Chladni-Platte 3 angeklebt sein können. Die Chladni-Platte 3 und die Piezoaktoren 9 bilden einen Chladni- Resonator 3, 9, wobei die Piezoaktoren 9 die Chladni-Platte 3 zu Eigenschwingungen anregen können. Die Piezoaktoren 9 sind dabei in einem mxn-Matrixmuster mit hier beispielhaft m gleich sieben und n gleich fünf

angeordnet. Die Piezoaktoren 9 können über elektrische

Signale aktiviert werden, wobei hier zur besseren Übersicht keine Elektroden, elektrischen Isolierungen, elektrischen

Anschlüsse usw. gezeigt sind, auch wenn diese vorhanden sein können .

Auf der Chladni-Platte 3 sind vier weitere Platten 4 bis 7 gestapelt aufgebracht. Jede der Platten 4 bis 7 ist

dahingehend strukturiert, dass mehrere teilseparierte, kreisförmige Teilbereiche 4a bis 7a vorhanden sind. Die

Teilbereiche 4a bis 7a sind analog zu den Piezoaktoren 9 in einem dazu deckungsgleichen 7x5 -Matrixmuster angeordnet. Die Teilbereiche 4a bis 7a sind insbesondere dergestalt in dem gleichen Muster auf den Platten 4 bis 7 angeordnet, dass übereinanderliegende Teilbereiche 4a bis 7a sowie ein

darunter angeordneter Piezoaktor 9 konzentrisch zueinander angeordnet sind.

Die Teilbereiche 4a bis 7a sind mit einem übrigbleibenden Schichtrahmen 4b bis 7b über jeweils hier drei Stege 8 einstückig verbunden. Durch die Stege 8 werden die

Teilbereiche 4a bis 7a schwingfähig in dem jeweiligen

Schichtrahmen 4b bis 7b gehalten. Die

Schwingungseigenschaften der Teilbereiche 4a bis 7a werden dann auch durch die Eigenschaften der Stege 8, z.B. deren Zahl, Maße und/oder Material, bestimmt. Beispielsweise kann die Zahl der Stege 8 pro Teilbereich 4a bis 7a variabel gewählt werden, z.B. in Bezug auf eine gewünschte Festigkeit.

Die Teilseparierung der Teilbereiche 4a bis 7a kann

beispielsweise durch ein Einbringen dreier ringsektorförmiger Aussparungen 11 pro Teilbereich 4a bis 7a in eine

vollflächige Platte 4 bis 7 durchgeführt werden. Die

Teilseparierung kann z.B. mittels eines Ätzverfahrens, eines Stanzverfahrens oder eines Laserstrukturierungs- ,

insbesondere Laserschneid-, Verfahrens aus der vollflächigen Platte 4 bis 7 erreicht werden. Alternativ mag zumindest eine der Platten 4 bis 7 bereits in der die teilseparierten

Teilbereiche 4a bis 7a aufweisenden Form hergestellt worden sein .

Die Teilbereiche 4a, 5a, 6a der ersten drei Platten

("Übertragerplatten") 4 bis 6 oberhalb der Chladni-Platte 3 bilden jeweils ein Übertragerelement 4a, 5a, 6a. Die

Teilbereiche 4a, 5a, 6a weisen zwar die gleiche kreisförmige Grundform auf, aber werden mit steigendem Abstand von der

Chladni-Platte 3 in ihrer Fläche (hier: in ihrem Durchmesser) kleiner. Die Form des Übertragerelements 4a, 5a, 6a ist also gestuft kegelstumpfförmig . Die Teilbereiche 7a der obersten Platte 7

("Schwingungsplatte") weisen einen größeren Durchmesser auf als die Teilbereiche 6a der direkt darunterliegenden

Verbindungsplatte 6. Die Teilbereiche 7a bilden eine

jeweilige Schwingungseinheit.

Die Platten 3 bis 7, insbesondere 4 bis 7, können aus einem gleichen Material bestehen, oder die Verbindungsplatten 4 bis 6 können aus einem gleichen Material bestehen und die

Schwingungsplatte 7 kann aus einem dazu unterschiedlichen Material bestehen. Die Platten 4 bis 7 können aus Metall, Kunststoff und/oder Keramik bestehen.

Zur Herstellung der Luftstromerzeugungseinheit 1 werden die Platten 3 bis 7 zu einem festen Schichtstapel verbunden.

Dieses Verbinden kann beispielsweise durch ein Verkleben, z.B. mittels Epoxydharz, erreicht werden. Metallische Platten 3 bis 7 können auch miteinander verlötet werden, keramische Platten 3 bis 7 miteinander gesintert werden. Fig . 2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus der Luftstromerzeugungseinheit 1 im Bereich eines Übertragerelements 4a bis 6a. Im Betrieb wird durch Anlegen eines elektrischen Signals, insbesondere einer Wechsel Spannung, an das Piezoelement 9 dieses zu mechanischen Schwingungen (insbesondere akustischen Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen von mindestens 100 kHz) angeregt. Die Schwingungen werden auf die Chladni-Platte 3 übertragen, welche dadurch zu

Eigenschwingungen angeregt wird. Die Eigenschwingungen der Chladni-Platte 3 werden weiter auf das Übertragerelement 4a, 5a, 6a übertragen, und von dort aus weiter auf die

Schwingungseinheit 7a. Das Übertragerelement 4a, 5a, 6a verstärkt aufgrund seiner sich verjüngenden Form eine

Schwingungsamplitude an dem Teilbereich bzw. der

Schwingungseinheit 7a. Die Schwingungseinheit 7a wiederum erzeugt einen gewünschten Luftström.

Insbesondere das Material und/oder die Dicke der Teilbereiche 4a bis 6a und/oder des Teilbereichs 7a kann auf eine geringe Schwingungsdämpfung und/oder auf eine starke Anregung des Teilbereichs 7a hin ausgelegt sein.

Dass die Außenkontur des Übertragerelements 4a, 5a, 6a stufig ausgebildet ist, stellt keinen Nachteil dar, weil deren Dicke typischerweise klein gegen eine Wellenlänge einer von der Chladni-Platte 3 erzeugten Eigenschwingung ist und somit von der mechanischen Welle nicht aufgelöst wird.

Fig.3 zeigt die Chladni-Platte 3 der

Luftstromerzeugungseinheit 1 in Draufsicht. Die Chladni- Platte 3 weist eine rechteckige Form auf und ist an ihren Ecken über Stege 12 mit einem Rahmen 13 verbunden. Mittels der Stege 12 bleibt der Rand der Chladni-Platte 3

schwingfähig. Die durch die Piezoaktoren 9 abgedeckten

Bereiche 14 der Chladni-Platte 3 sind gestrichelt

eingezeichnet

Bei der Luftstromerzeugungseinheit 1, die mehrere

Übertragerelemente 4a, 5a, 6a und Schwingungseinheiten 7a in einem Rahmen 4b bis 7b aufweist, kann es bei einer großen seitlichen Ausdehnung mit vielen Übertragerelementen 4a, 5a, 6a und Schwingungseinheiten 7a vorkommen, dass eine

Luftnachfuhr zu den Schwingungseinheiten 7a nicht gleichmäßig ist, da am Rand der Luftstromerzeugungseinheit 1 befindliche Schwingungseinheiten 7a besser mit Luft versorgt werden als innen angeordnete Schwingungseinheiten 7a. Dadurch mag aber eine Effizienz der LuftStromerzeugung und folglich einer Kühlleistung von Außen nach Innen abnehmen. Um eine Luftzufuhr oder Luftnachfuhr zu den

Schwingungseinheiten 7a zu verbessern, insbesondere zu vergleichmäßigen, können, wie anhand der

Luftstromerzeugungseinheit 15 in Fig.4 gezeigt, seitlich von den von den Piezoaktoren 9 belegten Bereichen 14 der Chladni- Platte 3 Luftkanäle 16 in der Luftstromerzeugungseinheit 15 vorhanden sein. Die Luftkanäle laufen durch die gestapelten Schichtrahmen 4b bis 7b hindurch. Dadurch kann Luft von einer Rückseite der Luftstromerzeugungseinheit 15 zu deren

Vorderseite, welche die Schwingungseinheiten 7a aufweist, angesaugt oder nachgeführt werden.

Eine Kontur der Luftkanäle 16 kann, wie in Fig.4 gezeigt, für eine gute Raumausnutzung im Wesentlichen der Form der

benachbarten Bereiche 14 der Chladni-Platte 3 entsprechen. Alternativ mag sich die Kontur der Luftkanäle insbesondere an einfachen geometrischen Formen, z.B. einer Kreisform, orientieren, um eine Herstellung zu vereinfachen.

Die Luftstromerzeugungseinheit 15 kann ansonsten insbesondere wie die Luftstromerzeugungseinheit 1 ausgebildet sein.

Fig.5 zeigt eine Leuchtvorrichtung R mit einer

Strömungsmaschine H, welche eine Luftstromerzeugungseinheit 1 oder 15 aufweist. Die Leuchtvorrichtung R weist ferner zwei Halbleiterlichtquellen, insbesondere LEDs, L auf, die mittels eines von der Luftstromerzeugungseinheit 1 oder 15 erzeugten Kühlluftstroms K gekühlt werden. Eine die Luftstromerzeugungseinheit 1 aufweisende Strömungsmaschine H kann zusätzlich zu der

Luftstromerzeugungseinheit 1 z.B. auch elektrische

Anschlüsse, Luftleiteinrichtungen, eine Halterung und/oder einen Treiber zum elektrischen Betrieb der Piezoaktoren 9 usw. (o.Abb.) aufweisen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten

Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

So mögen die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a und die

Schwingungseinheiten 7a auch seitlich versetzt zu den

Piezoaktoren 9 angeordnet sein.

Insbesondere mögen die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a auf Bereichen der Chladni-Platte 3 aufsetzen, welche nicht auch (von der anderen Seite) von Piezoaktoren 9 bedeckt sind. So kann eine besonders hohe Schwingungsamplitude der Chladni- Platte 3 ausgenutzt werden, falls die Bereiche 14 Bereichen geringer Schwingungsamplitude (einschließlich eines

Schwingungsminimums) entsprechen. Bei den gezeigten

Ausführungsbeispielen mögen dazu beispielsweise in einem 6x4- Matrixfeld angeordnete Übertragerelemente 4a, 5a, 6a zwischen den in dem 7x5 -Matrixfeld vorhandenen freien Stellen

angeordnet sein. Jedoch mögen die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a sich mit den von Piezoaktoren 9 bedeckten Bereichen 14 überschneiden oder, wie oben gezeigt, sogar darauf aufliegen. Die Bereiche 14 mögen zwar eine vergleichsweise geringe Schwingungsamplitude aufweisen, aber darauf aufliegende Übertragerelemente 4a, 5a, 6a mögen einen besonders hohen Gütefaktor bewirken.

Ganz allgemein können die Übertragerelemente 4a, 5a, 6a und die Schwingungseinheiten 7a auf Bereichen der Chladni-Platte 3 angeordnet sein, welche Bereichen mit Schwingungsmaxima, Bereichen mit Schwingungsminima oder Bereichen dazwischen entsprechen .

Bezugszeichenliste

1 Luftstromerzeugungseinheit

3 Chladni-Platte

4 Platte

4a Teilbereich

4b Schichtrahmen

5 Platte

5a Teilbereich

5b Schichtrahmen

6 Platte

6a Teilbereich

6b Schichtrahmen

7 Platte

7a Teilbereich

7b Schichtrahmen

8 Steg

9 Piezoaktor

11 Aussparung

12 Steg

13 Rahmen

14 abgedeckter Bereich

15 Luftstromerzeugungseinheit

16 Luftkanal

R Leuchtvorrichtung

H Strömungsmaschine

L LED

K Kühlluftstrom

Claims

Patentansprüche

1. Strömungsmaschine (H) mit einer zu Schwingungen

anregbaren Luftstromerzeugungseinheit (1; 15), wobei di Luftstromerzeugungseinheit (1; 15) einen Chladni- Resonator (3, 9) mit mindestens einer resonant

anregbaren Platte (3) aufweist.

2. Strömungsmaschine (H) nach Anspruch 1, wobei die Platte (3) mittels mindestens eines volumetrischen Aktors, insbesondere Piezoaktors (9), anregbar ist.

3. Strömungsmaschine (H) nach Anspruch 2, wobei die Platte (3) mittels einer matrixartig angeordneten Gruppe von Aktoren (9) anregbar ist.

4. Strömungsmaschine (H) nach einem der Ansprüche 2 oder 3 wobei der mindestens eine volumetrische Aktor als ein piezoaktorisches Plättchen (9) ausgestaltet ist.

5. Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, wobei die Platte (3) mit einer Frequenz von mindestens ca. 50 kHz, insbesondere von mindestens ca. 100 kHz, insbesondere von mindestens ca. 200 kHz, anregbar ist.

6. Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, wobei die Platte (3) eine Metallplatte ist.

7. Strömungsmaschine (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Platte (3) eine Kunststoffplatte ist, welche mit einer piezoelektrischen Kunststofffolie ,

insbesondere aus Polyvinylidenfluorid, verbunden ist.

8. Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, wobei die Platte (3) schwingfähig an Stegen (12) aufgehängt ist. Strömungsmaschine (H) nach Anspruch 8, wobei die Platte (3) eine mehreckige Platte ist, an deren Ecken die Stege (12) ansetzen.

Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an mindestens einem Bereich der Platte

(3), welcher ein Schwingungsmaximum ausbildet, ein

Übertragerelement (4a, 5a, 6a) vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit (7a) mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit

(7a) von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist.

(3), welcher sich zwischen einem Schwingungsmaximum und einem Schwingungsminimum befindet, ein Übertragerelement

(4a, 5a, 6a) vorhanden ist, welches diesen Bereich mit einer Schwingungseinheit (7a) mechanisch verbindet, so dass die Schwingungseinheit (7a) von diesem Bereich zu Schwingungen anregbar ist.

Strömungsmaschine (H) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Platte (3) als Luftkanäle dienende

Aussparungen (11) aufweist.

Leuchtvorrichtung (R) , aufweisend mindestens eine

Strömungsmaschine (H) zum Kühlen mindestens einer

Lichtquelle (L) , wobei die mindestens eine

Strömungsmaschine (H) eine Strömungsmaschine (H) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.

Verfahren zum Erzeugen eines Kühlluftstroms, wobei das Verfahren ein Anregen einer Platte (3) eines Chladni- Resonators (3, 9) umfasst.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Bewegung der angeregten Platte (3) des Chladni -Resonators (3, 9) mittels eines Übertragerelements (4a, 5a, 6a) auf eine Schwingungseinheit (7a) übertragen wird, wobei die sich bewegende Schwingungseinheit (7a) den Kühlluftstrom erzeugt .