DE102006051030A1

DE102006051030A1 - Konvektionsgekühlte Scheinwerferbaugruppe

Info

Publication number: DE102006051030A1
Application number: DE102006051030A
Authority: DE
Inventors: Andrew Zachary Plymouth Glovatsky; Myron Dearborn Lemecha; Prathap Amervai Farmington Hills Reddy
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Varroc Lighting Systems sro
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2007-05-10
Also published as: US20070091632A1; US7329033B2

Abstract

Eine Scheinwerferbaugruppe für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Streuscheibe und ein Gehäuse, die zwecks Bildung einer im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennten Innenkammer zusammenwirken. Ein Kühlkörper enthält einen Rippenbereich, der sich von der Innenkammer wegerstreckt, sodass er der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Eine Lichtquelle ist innerhalb der Innenkammer angeordnet und auf einem Sockelbereich des Kühlkörpers abgestützt. Der Kühlkörper leitet die Wärme von der Lichtquelle in die Luft außerhalb der Innenkammer ab.

Description

Hintergrund
1. Fachgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Scheinwerferbaugruppe für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere bezieht sie sich auf die Kühlung einer Scheinwerferbaugruppe durch Abführen der Wärme von der Lichtquelle über leitfähige Kühlkörper an die Außenseite der Scheinwerferbaugruppe.

Scheinwerferbaugruppen haben eine Lichtquelle, wie z. B. eine Glühlampe, eine Leuchtdiode (LED) oder eine Hochintensitätsentladungslampe, die innerhalb einer Scheinwerferkammer angeordnet und mit einer Energiequelle elektrisch verbunden ist. Die Scheinwerferkammer ist normalerweise durch eine vor der Lichtquelle angeordnete durchsichtige oder durchscheinende Streuscheibe sowie einen hinter der und/oder um die Lichtquelle herum angeordneten Reflektor definiert. Die hier verwendeten Begriffe „vor" und „hinter" beziehen sich auf die Position der Lichtquelle und die Lage des Gebiets, das zur Beleuchtung durch das Licht von der Lichtquelle vorgesehen ist. Das Licht von der Lichtquelle ist also zur Beleuchtung einer vorn liegenden Stelle bestimmt.

Während eines Betriebszyklus der Scheinwerferbaugruppe erzeugen die Lichtquellen und andere Komponenten der Lampe im eingeschalteten Zustand Wärme und kühlen sich im ausgeschalteten Zustand ab, sodass die Kammer Temperaturschwankungen unterliegt und die innerhalb der Kammer befindliche Luft sich ausdehnt und zusammenzieht. Damit ein relativ konstanter Kammerdruck beibehalten wird, hat die Kammer typischerweise mindestens eine Öffnung, die einen Luftaustausch zwischen der Kammer und der Umgebungsluft ermöglicht. Um jedoch Verunreinigungen, wie z. B. Staub und andere Schmutzpartikel, am Eindringen in die Kammer zu hindern, ist die Öffnung relativ klein und mit einer luftdurchlässigen Membran abgedeckt.

Zur Erreichung der vorgesehenen optimalen Leistung der neueren Lichtquellen, wie z. B. LEDs, und ihrer elektrischen Komponenten in der Scheinwerferbaugruppe ist es wünschenswert, dass die Innentemperatur der Scheinwerferbaugruppe unter der maximalen Betriebstemperatur gehalten wird. Deshalb ist es von Vorteil, die Scheinwerferbaugruppe mit einem Mechanismus auszustatten, der die Kammer und die darin angeordneten LEDs kühlt. Scheinwerferbaugruppen sind normalerweise an einem Abschnitt des Fahrzeugrahmens befestigt, der an den Motorraum angrenzt. Die Temperatur innerhalb des Motorraums ist oftmals erheblich höher als die Temperatur außerhalb des Motorraums (die Umgebungstemperatur). Zum Beispiel geben die verschiedenen Fahrzeugkomponenten, wie z. B. der Verbrennungsmotor und sein Kühlsystem, während des Betriebs erwärmte Luft in den Motorraum ab. Als anderes Beispiel sei angeführt, dass die im Motorraum eingeschlossene Luft in Zeiträumen des Gebrauchs und des Nichtgebrauchs des Fahrzeugs durch Sonnenenergie aufgeheizt werden kann. Deshalb ist es von Vorteil, die Scheinwerferbaugruppe mit einem Mechanismus auszustatten, der die Scheinwerferbaugruppenkammer und die darin angeordneten Lichtquellen gegen die relativ hohen Temperaturen im Motorraum abschirmt.

Im Hinblick auf das Voranstehende ist es von Nutzen, über eine mit einem Mechanismus ausgestattete Scheinwerferbaugruppe zu verfügen, der die inneren Komponenten des Mechanismus wirksam kühlt, während der Luftaustausch zwischen der Scheinwerferbaugruppenkammer und der Umgebung minimiert und die Kammer gegen den Motorraum und die damit verbundenen hohen Temperaturen abgeschirmt wird.

Zusammenfassung

Zur Überwindung der oben erwähnten Einschränkungen und anderer Nachteile des Standes der Technik wird für ein Kraftfahrzeug eine Scheinwerferbaugruppe bereitgestellt, die eine Streuscheibe und ein Gehäuse umfasst, welche zwecks Bildung einer im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennten Innenkammer zusammenwirken. Ein Kühlkörper umfasst einen innerhalb der Innenkammer positionierten Sockelbereich und einen Rippenbereich, der sich bis in eine Position erstreckt, in der er der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Auf dem Sockelbereich des Kühlkörpers innerhalb der Kammer ist eine Lichtquelle abgestützt. Ein Reflektor ist hinter der Lichtquelle positioniert und reflektiert das Licht von der Lichtquelle nach vorn.

In einem der Aspekte der Erfindung enthält die Scheinwerferbaugruppe einen neben dem Gehäuse angeordneten Strömungskanal. Der Strömungskanal ist zum Hindurchleiten der Umgebungsluft ausgelegt. Der Rippenbereich des Kühlkörpers ragt in den Strömungskanal hinein, sodass die Wärme aus der Innenkammer über den Kühlkörper in die durch den Strömungskanal strömende Luft abgeleitet wird.

In einem anderen Aspekt kann eine Luftströmung durch den Strömungskanal durch natürliche Konvektion, erzwungene Konvektion, induzierte erzwungene Konvektion oder eine beliebige Kombination davon erreicht werden.

In einem noch anderen Aspekt ist der Strömungskanal hinter dem Gehäuse angeordnet, und der Rippenbereich des Kühlkörpers erstreckt sich nach hinten durch das Gehäuse in den Strömungskanal hinein.

In einem wiederum anderen Aspekt sind eine Vielzahl von Strömungskanälen in regelmäßigen Abständen zueinander rund um die und radial auswärts der Innenkammer angeordnet. Einer der Kühlkörper ist radial einwärts innerhalb der Innenkammer und an jeden Strömungskanal angrenzend angeordnet. Eine Lichtquelle ist auf dem Sockelbereich jedes Kühlkörpers angeordnet, und der Rippenbereich jedes Kühlkörpers erstreckt sich radial nach außen durch das Gehäuse in die angrenzenden Strömungskanäle hinein. Die Lichtquellen können LEDs und/oder alternative oder zusätzliche Lichtquellen sein, wie z. B. Hochintensiventladungslampen, die innerhalb der Innenkammer im Allgemeinen zu den LEDs zentriert positioniert sein können.

In einem weiteren Aspekt erstreckt sich der Rippenbereich des Kühlkörpers nach vorn durch die Streuscheibe, sodass die Wärme aus der Innenkammer durch den Kühlkörper in die quer über die Streuscheibe strömende Luft abgeleitet wird. Eine Vielzahl von Lichtquellen kann auf dem Sockelbereich eines gemeinsamen Kühlkörpers befestigt sein.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nach Prüfung der nachfolgenden Beschreibung unter Berücksichtigung der Zeichnungen und beigefügten und ein Teil dieser Spezifikation bildenden Patentansprüche für Fachleute leicht erkennbar.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht einer Scheinwerferbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, die in den Patentansprüchen beschriebene Merkmale aufweist.
2A ist die Darstellung eines entlang der Linie 2-2 aufgenommenen Schnitts der in 1 gezeigten Scheinwerferbaugruppe, wobei sich die Kühlkörperrippen von der Innenkammer zu einem an das Gehäuse angrenzenden Strömungskanal erstrecken und die Einlässe des Strömungskanals nach vorn zeigen.
2B ist eine der 2A ähnliche Schnittdarstellung, wobei der Einlass des Strömungskanals nach unten zeigt.
die 2C und 2D sind den 2A und 2B ähnliche Schnittdarstellungen, wobei der Einlass des Strömungskanals einen Ventilator zum Einsaugen der Luft enthält.
3 ist eine Teilvorderansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Scheinwerferbaugruppe, wobei sich die Kühlkörperrippen nach vorn durch die Streuscheibe der Scheinwerferbaugruppe erstrecken.
4 ist die Darstellung eines allgemein entlang der Linie 4-4 in 3 aufgenommenen Schnitts.
5 ist eine Vorderansicht einer Scheinwerferbaugruppe mit einer Vielzahl von Lichtquellen, die auf dem Sockelbereich eines gemeinsamen Kühlkörpers befestigt sind.
6 ist eine als entlang der Linie 6-6 in 5 ausgeführter Schnitt dargestellte Seitenansicht.
7 ist eine perspektivische Rückansicht des Kühlkörpers der in den 5 und 6 dargestellten Scheinwerferbaugruppe.
8 ist eine Vorderansicht einer alternativen Ausgestaltung mit einer Vielzahl von rund um die Innenkammer herum angeordneten Strömungskanälen.
9 ist die Darstellung eines allgemein entlang der Linie 9-9 in 8 ausgeführten Schnitts.
10 ist eine Schnittdarstellung einer LED und eines Kühlkörpers von der in den 8 und 9 dargestellten Scheinwerferbaugruppe.
Ausführliche Beschreibung
In den 1 und 2 ist eine den Lehren der hier enthaltenen Patentansprüche entsprechende Scheinwerferbaugruppe für ein Kraftfahrzeug dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die Scheinwerferbaugruppe 10 umfasst eine Streuscheibe 12 und ein Gehäuse 14, die so zusammenwirken, dass mindestens teilweise eine Innenkammer 16 gebildet wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist. Das Gehäuse 14 ist vorzugsweise lichtundurchlässig, und die Streuscheibe 12 ist vorzugsweise aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffmaterial geformt, wie z. B. Polycarbonat.
Die Scheinwerferbaugruppe 10 enthält außerdem einen in ihr befestigten Kühlkörper 18. Der Kühlkörper 18 umfasst einen innerhalb der Innenkammer 16 angeordneten Sockelbereich 20 und einen Rippenbereich 22, wobei letzterer aus der Innenkammer 16 herausragt und der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann die Scheinwerferbaugruppe 10 eine Vielzahl von Kühlkörpern 18 enthalten. Wie zu erkennen, befindet sich eine erste Gruppe von gestaffelt angeordneten Kühlkörpern 18 in einer oberen Reihe und eine zweite Gruppe von gestaffelt angeordneten Kühlkörpern 18 in einer unteren Reihe.
Der Sockelbereich 20 jedes Kühlkörpers 18 ist im Inneren der Innenkammer 16 angeordnet, und der Rippenbereich 22 jedes Kühlkörpers 18 erstreckt sich nach hinten durch die Rückwand 14a des Gehäuses 14, sodass die Rippenbereiche 22 außerhalb der Innenkammer 16 freiliegen.
Die Scheinwerferbaugruppe 10 enthält Oberflächen, die zwecks Fokussierung der Lichtstrahlen von der Lichtquelle 24 zu einem Strahl zusammenwirken und die Lichtstrahlen in Richtung Streuscheibe 12 ablenken. Wie dargestellt, ist ein Reflektor 26 innerhalb der Innenkammer 16 positioniert und in Relation zu jeder Lichtquelle 24 angeordnet. Die Reflektoren 26 lenken die auf die Reflektoren 26 auftreffenden Lichtstrahlen in die Vorwärtsrichtung durch die Streuscheibe 12 ab.
Eine Vielzahl von Lichtquellen 24 ist ebenfalls in der Innenkammer 16 positioniert. Das Gehäuse 14 und die Streuscheibe 12 sind miteinander verbunden, sodass die Innenkammer 16 im Wesentlichen gegen die Umgebung abgedichtet ist. Die Innenkammer 16 ist jedoch mit (nicht dargestellten) Druckausgleichsöffnungen ausgestattet, die eine relativ geringe Luftmenge in die Innenkammer 16 hinein- und aus der Innenkammer 16 herauslassen, sodass durch Änderungen der Innentemperatur bewirkte Luftdruckschwankungen ausgeglichen werden.
Wie voranstehend erwähnt, sind die Lichtquellen 24 vorzugsweise LEDs. Jede nachfolgend nur noch als „LED 24" bezeichnete Lichtquelle 24 ist an einer Leiterplatte 28 befestigt, die elektronische Steuerungseinrichtungen und Anschlüsse für die LED 24 enthält. Außerdem sind jede LED 24 und die Leiterplatte 28 auf dem Sockelbereich 20 eines der Kühlkörper 18 abgestützt, sodass der Rippenbereich 22 der Kühlkörper 18 die Wärme von den LEDs 24 ableitet, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Kühlkörper 18 bestehen aus einem Material mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Metalle, Metalllegierungen, Silicium oder Graphit.
Beim Betrieb der Scheinwerferbaugruppe 10 erzeugt jede LED 24 Wärme, die dazu beiträgt, die Temperatur der Luft, der Komponenten und der Strukturen innerhalb der Innenkammer 16 zu erhöhen. Die LED 24 und/oder weitere elektronische Komponenten können jedoch in ihrer Leistung abfallen oder versagen, wenn ihre maximalen Betriebstemperaturen überschritten werden. Zur Absenkung der Temperatur dieser Komponenten sind die Lichtquellen 24 auf dem Sockelbereich 20 der Kühlkörper 18 angebracht, sodass die Wärme von den Lichtquellen 24 über den Sockelbereich 20 in den Rippenbereich 22 der Kühlkörper 18 abgeleitet wird. Die Umgebungsluft außerhalb der Innenkammer 16 strömt quer durch den Rippenbereich 22 der Kühlkörper 18 und kühlt den Rippenbereich 22, wodurch die aus der Innenkammer 16 abgeleitete Wärme abgeführt wird.
Um sicherzustellen, dass die Umgebungsluft quer durch oder über den Rippenbereich 22 des Kühlkörpers 18 strömt, enthält die Scheinwerferbaugruppe 10 einen angrenzend an das Gehäuse 14 angeordneten Strömungskanal 30. Wie in 2 dargestellt, ist eine Strömungskanalwand 32 angrenzend an die Rückwand 14a des Gehäuses 14 und zu dieser beabstandet angeordnet, wodurch der Strömungskanal 30 definiert ist. Die Strömungskanalwand 32 und die Rückwand 14a des Gehäuses 14 befinden sich vorzugsweise über ihre jeweiligen Längen in einem Abstand zueinander, sodass der Strömungskanal 30 eine im Wesentlichen konstante Breite hat, wodurch der Strömungsverlust durch den Strömungskanal 30 minimiert wird.
Der Strömungskanal 30 ist zum Leiten der hindurchströmenden Umgebungsluft ausgelegt, wobei der Rippenbereich 22 der Kühlkörper 18 in den Strömungskanal 30 hineinragt, sodass die Wärme aus der Innenkammer 16 durch die Kühlkörper 18 in die durch den Strömungskanal 30 strömende Luft abgeleitet wird.
Bezug nehmend auf 2A enthält der Strömungskanal 30 einen Einlass 34 und einen Auslass 36. Der Einlass 34 des Strömungskanals 30 ist in die Vorwärtsrichtung orientiert und nahe dem Fuß der Stirnwand der Scheinwerferbaugruppe 10 positioniert. Der Auslass 36 des Strömungskanals 30 ist in die rückwärtige Richtung orientiert und neben dem Rückenoberteil der Scheinwerferbaugruppe 10 positioniert. Durch Platzieren der Scheinwerferbaugruppe 10 nahe der Frontpartie des Kraftfahrzeugs ist die Scheinwerferbaugruppe 10 so angeordnet, dass durch Bewegung des Kraftfahrzeugs in eine Vorwärtsrichtung ein Luftstrom der Umgebungsluft in den Einlass 34 hinein, durch den Strömungskanal 30 hindurch und aus dem Auslass 36 hinaus strömt, wie durch die Pfeile 38 dargestellt. Die auf diese Weise erzielte Strömung wird hier als erzwungene Konvektionsströmung bezeichnet.
Ein Luftkanal oder eine Luftöffnung, der bzw. die durch die Frontpartie der Fahrzeugkarosserie, wie z. B. die Stoßstange, gebildet wird, kann zur weiteren Unterstützung des Einströmens der Kühlluft nahe dem Einlass 34 positioniert sein. Alternativ kann der Luftkanal oder die Luftöffnung an der Unterseite des Kraftfahrzeugs positioniert sein, um die bei Bewegung des Kraftfahrzeugs auf natürliche Weise strömende Luft aufzufangen. Der Einlass 34 ist vorzugsweise in größtmöglicher Entfernung von jeder Wärmequelle zu positionieren. Beispielsweise ist der Einlass 34 vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, die relativ zur Scheinwerferbaugruppe 10 vorn liegt, wie z. B. an einer Stelle neben der Streuscheibe 12 der Scheinwerferbaugruppe 10. Durch diese Anordnung wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass der Einlass 34 erwärmte Luft von den relativ heißen Komponenten des Motorraums vor dem Eindringen in den Strömungskanal 30 auffängt.
Bezug nehmend auf 2B ist alternativ der Einlass 34 nahe dem Fuß der Stirnwand der Scheinwerferbaugruppe 10 positioniert, jedoch nicht offenliegend in Richtung der Fahrzeugfront. Der Auslass 36a ist wiederum nahe dem Rückseitenoberteil der Scheinwerferbaugruppe 10 positioniert. Bei diesem Beispiel wird die Luft im Strömungskanal 30a konvektiv erwärmt, da sich der Rippenbereich 22 der Kühlkörper 18 aufheizt. Selbst wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, steigt die erwärmte Luft aufwärts, wodurch ein Luftzug erzeugt wird, der kühlere Luft vom Einlass 34a nach oben fördert. Da die aufwärts strömende kühlere Luft mit dem Rippenbereich 22 in Kontakt kommt, wird sie ihrerseits erwärmt und steigt aufwärts, sodass durch eine natürliche Konvektionsströmung ein Luftstrom durch den Strömungskanal 30a erzeugt wird, wie durch die Pfeile 40 angezeigt.
Jede der in den 2C und 2D dargestellten Ausgestaltungen könnte einen nahe den Einlässen 34, 34a der Strömungskanäle 30 bzw. 30a eingebrachten Ventilator 42 enthalten. Ein elektrischer Ventilator 42 würde ebenfalls eine erzwungene Konvektionsströmung der Luft in die Einlässe 34, 34a hinein, durch die Strömungskanäle 30, 30a hindurch und aus den Auslässen 36, 36a hinaus realisieren.
In den 3 und 4 ist eine andere allgemein mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnete Scheinwerferbaugruppe dargestellt. Die Scheinwerferbaugruppe 50 enthält eine Streuscheibe 52 und ein Gehäuse 54, die so zusammenwirken, dass zumindest teilweise eine Innenkammer 56 definiert wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist. Das Gehäuse 54 ist vorzugsweise lichtundurchlässig, und die Streuscheibe 52 ist vorzugsweise aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffmaterial geformt, wie z. B. Polycarbonat.
Die Scheinwerferbaugruppe 50 enthält außerdem einen in ihr befestigten Kühlkörper 58. Der Kühlkörper 58 enthält einen innerhalb der Innenkammer 56 angeordneten Sockelbereich 60 und einen aus der Innenkammer 16 herausragenden und der Umgebungsluft ausgesetzten Rippenbereich 62. Wie in 4 dargestellt, enthält die Scheinwerferbaugruppe 50 eine Vielzahl von in ihr befestigten Kühlkörpern 58. Der Sockelbereich 60 jedes Kühlkörpers 58 ist im Innern der Innenkammer 56 angeordnet, der Rippenbereich 62 jedes Kühlkörpers 58 erstreckt sich nach vorn durch die Streuscheibe 52, sodass die Rippenbereiche 62 aus der Innenkammer 56 herausragen.
Wie die zuvor beschriebene Ausgestaltung enthält die Scheinwerferbaugruppe 50 Oberflächen, die die Lichtstrahlen von einer Lichtquelle 64 zu einem Strahl fokussieren, der eine gewünschte Charakteristik hat und in die Richtung der Streuscheibe 52 abgelenkt wird. Wie dargestellt, sind diese Oberflächen Teil eines Reflektors 66, der innerhalb der Innenkammer 56 relativ zu jeder einzelnen Lichtquelle 64 angeordnet ist. Die Reflektoren 66 lenken die auf die Reflektoren 66 auftreffenden Lichtstrahlen durch die Streuscheibe 52 in die Vorwärtsrichtung.
Das Gehäuse 54 und die Streuscheibe 52 sind miteinander verbunden, sodass die Innenkammer 56 im Wesentlichen gegen die Umgebung abgedichtet ist. Die Innenkammer 56 ist jedoch mit (nicht dargestellten) Druckausgleichsöffnungen versehen, die eine relativ geringe Luftmenge in die Innenkammer 56 hinein- und aus der Innenkammer 56 herauslassen, sodass durch Änderungen der Innentemperatur bewirkte Luftdruckschwankungen ausgeglichen werden.
Eine Vielzahl von Lichtquellen 64 ist ebenfalls in der Innenkammer 56 positioniert. Die Lichtquellen 64 sind ebenfalls vorzugsweise LEDs, die an einer Leiterplatte 68 befestigt sind, die die elektronische Steuerungseinrichtungen und Anschlüsse für die LED 64 enthält. Außerdem sind jede LED 64 und die Leiterplatte 68 auf dem Sockelbereich 60 des Kühlkörpers 58 abgestützt. Wie dargestellt, ist eine der LEDs 64 auf der Oberseite und eine der LEDs 64 auf der Unterseite des Sockelbereichs 60 jedes Kühlkörpers 58 befestigt. Der Rippenbereich 62 der Kühlkörper 58 leitet die Wärme von den LEDs 64 ab. Die Kühlkörper 58 bestehen aus einem leitfähigen Material, wie voranstehend beschrieben.
Beim Betrieb der Scheinwerferbaugruppe 50 wird die durch die LED 64 erzeugte Wärme über den Sockelbereich 60 der Kühlkörper 58 in den außerhalb der Innenkammer 56 angeordneten Rippenbereich 62 abgeleitet. Durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs strömt die Luft über die Stirnseite der Scheinwerferbaugruppe 50 und quer durch den Rippenbereich 62 der Kühlkörper 58, wie durch die Pfeile 70 dargestellt, und kühlt den Rippenbereich 62 der Kühlkörper 58, wodurch die aus der Innenkammer 56 abgeleitete Wärme abgeführt wird.
In den 5, 6 und 7 ist eine andere alternative, allgemein mit dem Bezugszeichen 80 gekennzeichnete Scheinwerferbaugruppe dargestellt. Die Scheinwerferbaugruppe 80 ist in vielen Aspekten analog den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen aufgebaut. Sie enthält also eine Streuscheibe 82 und ein Gehäuse 84, die so zusammenwirken, dass zumindest teilweise eine Innenkammer 86 definiert wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist.
Die Scheinwerferbaugruppe 80 enthält einen in ihr befestigten Kühlkörper 88 mit einem innerhalb der Innenkammer 86 angeordneten Sockelbereich 90 und einem aus der Innenkammer 86 herausragenden und der Umgebungsluft ausgesetzten Rippenbereich 92. Wie in den 5 bis 7 dargestellt, sind die Rippenbereiche 92 der Kühlkörper 88 gewöhnlich miteinander verbunden, sodass sie sich quer über die Breite der Scheinwerferbaugruppe 80 erstrecken. In der dargestellten Ausführung sind die Kühlkörper 88 gänzlich durch die Streuscheibe 82 abgestützt, wobei die Sockelbereiche 90 innerhalb der Innenkammer 86 positioniert sind und die Rippenbereiche 92 nach vorn bis in eine Position außerhalb der Innenkammer 86 ragen.
Innerhalb der Innenkammer 86 sind eine Vielzahl von LEDs 94 und Leiterplatten 98 auf dem Sockelbereich 90 jedes Kühlkörpers 88 befestigt. Außerdem ist innerhalb der Innenkammer 86 ein Reflektor 96 zum Reflektieren des Lichts von den LEDs 94 nach vorn durch die Streuscheibe 82 bereitgestellt.
In den 8 bis 10 ist eine wiederum andere, allgemein mit dem Bezugszeichen 100 gekennzeichnete Scheinwerferbaugruppe dargestellt. Die Scheinwerferbaugruppe 100 enthält eine Streuscheibe 102 und ein Gehäuse 104, die so zusammenwirken, dass zumindest teilweise eine Innenkammer 106 definiert wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist. Wiederum ist das Gehäuse 104 vorzugsweise lichtundurchlässig und die Streuscheibe 102 vorzugsweise aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffmaterial geformt, wie z. B. Polycarbonat.
Das Gehäuse 104 enthält eine Vielzahl von in ihm geformten Strömungskanälen 108. Die Strömungskanäle 108 sind in regelmäßigen Abständen zueinander rund um die und radial auswärts von der Innenkammer 106 angeordnet. Einer der Kühlkörper 110 ist innerhalb der Innenkammer 106 radial einwärts von jedem Strömungskanal 108 angeordnet. Der Kühlkörper 110 umfasst einen Sockelbereich 112 und einen Rippenbereich 114. Der Sockelbereich 112 ist innerhalb der Innenkammer 106 angeordnet, und der Rippenbereich 114 erstreckt sich durch das Gehäuse 104 und in den angrenzenden Strömungskanal 108 hinein. Die Scheinwerferbaugruppe 100 besitzt Oberflächen, die zusammenwirkend die Lichtstrahlen von der Lichtquelle 116 zu einem Strahl fokussieren, der eine gewünschte Charakteristik hat und in die Richtung der Streuscheibe 102 abgelenkt wird. Bezug nehmend auf die 9 und 10 ist ein Reflektor 118 nahe jeder Lichtquelle 116 befestigt. Der Reflektor 118 lenkt die auf die Reflektoren 66 auftreffenden Lichtstrahlen in die Vorwärtsrichtung durch die Streuscheibe 102, wie durch die Pfeile 119 angedeutet.
Mindestens eine der Lichtquellen 116 ist ebenfalls in der Innenkammer 106 positioniert. Die Lichtquellen 116 sind vorzugsweise LEDs. Jede nachfolgend als „LED 116" bezeichnete Lichtquelle 116 ist an einer Leiterplatte 120 befestigt, die elektronische Steuerungseinrichtungen und Anschlüsse für die LED 116 enthält. Außerdem sind jede LED 116 und die Leiterplatte 120 auf dem Sockelbereich 112 eines der Kühlkörper 110 abgestützt. Der Rippenbereich 114 der Kühlkörper 110 leitet die Wärme von den LEDs 116 ab. Die Kühlkörper 110 bestehen aus einem Material mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Metalle, Metalllegierungen, Silicium oder Graphit, wodurch die Ableitung der Wärme von den LEDs 116 über den Sockelbereich 112 zum Rippenbereich 114 der Kühlkörper 110 begünstigt wird.
Beim Betrieb der Scheinwerferbaugruppe 100 erzeugen die LEDs 116 Wärme und erhöhen die Temperatur der Luft, der Komponenten und der Strukturen innerhalb der Innenkammer 106. Deshalb sind die Lichtquellen 116 auf dem Sockelbereich 112 des Kühlkörpers 110 angebracht, sodass die Wärme von den Lichtquellen 116 über den Sockelbereich 112 in den Rippenbereich 114 der Kühlkörper 110 innerhalb der Strömungskanäle 108 abgeleitet wird. Bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs strömt die Umgebungsluft durch die nach vorn gerichteten Strömungskanäle 108 und quer durch die Rippenbereiche 114 der Kühlkörper 110, wie durch die Pfeile 122 dargestellt, und kühlt den Rippenbereich 114 der Kühlkörper 110, wodurch die aus der Innenkammer 106 abgeleitete Wärme abgeführt wird.
Bezug nehmend auf die 8 und 9 kann die Scheinwerferbaugruppe 100 eine zusätzliche Lichtquelle 124 enthalten, die innerhalb des Gehäuses 104 positioniert ist und im Allgemeinen zentrisch zu den LEDs 116 liegt. Die zusätzliche Lichtquelle kann eine Hochintensitätsentladungslampe oder eine andere geeignete Lichtquelle sein.
Zur weiteren Unterstützung der Ableitung und Abführung der Wärme aus der Scheinwerferbaugruppe kann das Gehäuse 14, 54, 84, 104 jeder der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen ebenfalls aus wärmeleitfähigem Material gefertigt sein. Das Gehäuse 14, 54, 84, 104 kann aus Metallen, Metalllegierungen, Silicium oder Graphitmaterialien und insbesondere aus Aluminium hergestellt sein. In einem anderen Beispiel kann das Gehäuse 14, 54, 84, 104 eine Vielzahl von in einem Basismaterial, wie z. B. einem Polymer, eingebetteten leitfähigen Komponenten, wie z. B. ein Metall, eine Metalllegierung oder ein Graphitmaterial, enthalten. Auf eine derartige Ausführung treffen die zuvor beschriebenen Vorteile gleichermaßen zu.
Die voranstehende ausführliche Beschreibung soll als Darstellung und nicht als Eingrenzung betrachtet werden, und es sind die nachfolgenden Patentansprüche einschließlich sämtlicher Entsprechungen, die den Sinn und den Geltungsbereich der Erfindung definieren sollen.

10: Scheinwerferbaugruppe
12: Streuscheibe
14: Gehäuse
14a: Rückwand
16: Innenkammer
18: Kühlkörper
20: Sockelbereich
22: Rippenbereich
24: Lichtquelle bzw. LED
26: Reflektor
28: Leiterplatte
30, 30a: Strömungskanal
32: Strömungskanalwand
34, 34a: Einlass
36, 36a: Auslass
38: Pfeile
40: Pfeile
42: Ventilator
50: Scheinwerferbaugruppe
52: Streuscheibe
54: Gehäuse
56: Innenkammer
58: Kühlkörper
60: Sockelbereich
62: Rippenbereich
64: Lichtquelle bzw. LED
66: Reflektor
68: Leiterplatte
70: Pfeile
80: Scheinwerferbaugruppe
82: Streuscheibe
84: Gehäuse
86: Innenkammer
88: Kühlkörper
90: Sockelbereich
92: Rippenbereich
94: LEDs
96: Reflektor
98: Leiterplatten
100: Scheinwerferbaugruppe
102: Streuscheibe
104: Gehäuse
106: Innenkammer
108: Strömungskanäle
110: Kühlkörper
112: Sockelbereich
114: Rippenbereich
116: Lichtquelle bzw. LED
118: Reflektor
119: Pfeile
120: Leiterplatte
122: Pfeile
124: zusätzliche Lichtquelle

Claims

Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – eine Streuscheibe (12, 52, 82, 102); – ein Gehäuse (14, 54, 84, 104), das mit der Streuscheibe (12, 52, 82, 102) so zusammenwirkt, dass zumindest teilweise eine Innenkammer (16, 56, 86, 106) definiert wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist; – einen in der Innenkammer (16, 56, 86, 106) positionierten Kühlkörper (18, 58, 88, 110) mit einem Sockelbereich (20, 60, 90, 112) und einem sich über die Innenkammer (16, 56, 86, 106) hinaus bis zu einer der Umgebungsluft ausgesetzten Stelle erstreckenden Rippenbereich (22, 62, 92, 114); – eine Lichtquelle (24, 64, 94, 116), die innerhalb der Innenkammer (16, 56, 86, 106) angeordnet und auf dem Sockelbereich (29, 60, 90, 112) des Kühlkörpers (18, 58, 88, 110) abgestützt ist; und – einen Reflektor (26, 66, 96, 118), der innerhalb des Gehäuses (14, 54, 84, 104) angeordnet und zum Reflektieren des Lichts von der Lichtquelle (24, 64, 94, 116) ausgelegt ist.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach Anspruch 1, wobei sich der Rippenbereich (22, 62, 92, 114) des Kühlkörpers (18, 58, 88, 110) nach hinten durch das Gehäuse (14, 54, 84, 104) erstreckt, sodass die Wärme aus der Innenkammer (16, 56, 86, 106) über den Kühlkörper (18, 58, 88, 110) in die quer durch das Gehäuse (14, 54, 84, 104) strömende Luft abgeleitet wird.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach Anspruch 1 oder 2, außerdem einen Strömungskanal (30, 30a, 108) enthaltend, der an das Gehäuse (14, 54, 84, 104) angrenzt und einen Einlass (34, 34a) und einen Auslass (36, 36a) hat, wobei der Rippenbereich (22, 62, 92, 114) des Kühlkörpers (18, 58, 88, 110) in den Strömungskanal (30, 30a, 108) hineinragt, sodass die Wärme aus der Innenkammer (16, 56, 86, 106) über den Kühlkörper (18, 58, 88, 110) in die im Strömungskanal (30, 30a, 108) strömende Luft abgeleitet wird.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach Anspruch 3, wobei der Einlass (34, 34a) des Strömungskanals (30, 30a, 108) in Vorwärtsrichtung orientiert ist und wobei eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs bewirkt, dass die Luft in den Strömungskanal (30, 30a, 108) gedrückt wird.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Einlass (34, 34a) des Strömungskanals (30, 30a, 108) angrenzend an einen unteren Abschnitt der Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) angeordnet ist und der Auslass (36, 36a) angrenzend an einen oberen Abschnitt der Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) angeordnet ist.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, außerdem einen im Strömungskanal (30, 30a, 108) angebrachten Ventilator (42) enthaltend, der Luft in den Strömungskanal (30, 30a, 108) einsaugt und durch ihn hindurchdrückt.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Strömungskanal (30, 30a, 108) hinter dem Gehäuse (14, 54, 84, 104) positioniert ist und der Rippenbereich (22, 62, 92, 114) des Kühlkörpers (18, 58, 88, 110) nach hinten durch das Gehäuse (14, 54, 84, 104) in den Strömungskanal (30, 30a, 108) hineinragt.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei eine Vielzahl von Strömungskanälen (30, 30a, 108) in regelmäßigen Abständen zueinander rund um die und radial auswärts von der Innenkammer angeordnet sind, wobei sich der Rippenbereich (22, 62, 92, 114) jedes Kühlkörpers (18, 58, 88, 110) radial nach außen durch das Gehäuse (14, 54, 84, 104) in die angrenzenden Strömungskanäle (30, 30a, 108) hinein erstreckt.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lichtquellen (24, 64, 94, 116) Leuchtdioden sind.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lichtquelle (24, 64, 94, 116) eine Hochintensiventladungslampe ist.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sich der Rippenbereich (22, 62, 92, 114) des Kühlkörpers (18, 58, 88, 110) nach vorn durch die Streuscheibe (12, 52, 82, 102) erstreckt, sodass die Wärme aus der Innenkammer (16, 56, 86, 106) über den Kühlkörper (18, 58, 88, 110) in die quer über die Streuscheibe (12, 52, 82, 102) strömende Luft abgeleitet wird.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Vielzahl von Lichtquellen (24, 64, 94, 116) auf dem Sockelbereich (20, 60, 90, 112) eines gemeinsamen Kühlkörpers (18, 58, 88, 110) angebracht ist.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Kühlkörper (18, 58, 88, 110) aus einem leitfähigen Material gefertigt ist.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Kühlkörper (18, 58, 88, 110) aus einem aus der aus Metall, Metalllegierung, Silicium und Graphit bestehenden Gruppe ausgewählten Material gefertigt ist.
Scheinwerferbaugruppe (10, 50, 80, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Gehäuse (14, 54, 84, 104) zwecks weiterer Unterstützung der Ableitung der Wärme aus der Innenkammer (16, 56, 86, 106) aus einem leitfähigen Material gefertigt ist.