DE102006051030A1 - Konvektionsgekühlte Scheinwerferbaugruppe - Google Patents
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- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Abstract
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 in1 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 der2A ähnliche Schnittdarstellung, wobei der Einlass des Strömungskanals nach unten zeigt. - die
2C und2D sind den2A und2B 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 in3 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 in5 ausgeführter Schnitt dargestellte Seitenansicht. -
7 ist eine perspektivische Rückansicht des Kühlkörpers der in den5 und6 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 in8 ausgeführten Schnitts. -
10 ist eine Schnittdarstellung einer LED und eines Kühlkörpers von der in den8 und9 dargestellten Scheinwerferbaugruppe. - Ausführliche Beschreibung
- In den
1 und2 ist eine den Lehren der hier enthaltenen Patentansprüche entsprechende Scheinwerferbaugruppe für ein Kraftfahrzeug dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen10 gekennzeichnet. Die Scheinwerferbaugruppe10 umfasst eine Streuscheibe12 und ein Gehäuse14 , die so zusammenwirken, dass mindestens teilweise eine Innenkammer16 gebildet wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist. Das Gehäuse14 ist vorzugsweise lichtundurchlässig, und die Streuscheibe12 ist vorzugsweise aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffmaterial geformt, wie z. B. Polycarbonat. - Die Scheinwerferbaugruppe
10 enthält außerdem einen in ihr befestigten Kühlkörper18 . Der Kühlkörper18 umfasst einen innerhalb der Innenkammer16 angeordneten Sockelbereich20 und einen Rippenbereich22 , wobei letzterer aus der Innenkammer16 herausragt und der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Wie in den1 und2 dargestellt, kann die Scheinwerferbaugruppe10 eine Vielzahl von Kühlkörpern18 enthalten. Wie zu erkennen, befindet sich eine erste Gruppe von gestaffelt angeordneten Kühlkörpern18 in einer oberen Reihe und eine zweite Gruppe von gestaffelt angeordneten Kühlkörpern18 in einer unteren Reihe. - Der Sockelbereich
20 jedes Kühlkörpers18 ist im Inneren der Innenkammer16 angeordnet, und der Rippenbereich22 jedes Kühlkörpers18 erstreckt sich nach hinten durch die Rückwand14a des Gehäuses14 , sodass die Rippenbereiche22 außerhalb der Innenkammer16 freiliegen. - Die Scheinwerferbaugruppe
10 enthält Oberflächen, die zwecks Fokussierung der Lichtstrahlen von der Lichtquelle24 zu einem Strahl zusammenwirken und die Lichtstrahlen in Richtung Streuscheibe12 ablenken. Wie dargestellt, ist ein Reflektor26 innerhalb der Innenkammer16 positioniert und in Relation zu jeder Lichtquelle24 angeordnet. Die Reflektoren26 lenken die auf die Reflektoren26 auftreffenden Lichtstrahlen in die Vorwärtsrichtung durch die Streuscheibe12 ab. - Eine Vielzahl von Lichtquellen
24 ist ebenfalls in der Innenkammer16 positioniert. Das Gehäuse14 und die Streuscheibe12 sind miteinander verbunden, sodass die Innenkammer16 im Wesentlichen gegen die Umgebung abgedichtet ist. Die Innenkammer16 ist jedoch mit (nicht dargestellten) Druckausgleichsöffnungen ausgestattet, die eine relativ geringe Luftmenge in die Innenkammer16 hinein- und aus der Innenkammer16 herauslassen, sodass durch Änderungen der Innentemperatur bewirkte Luftdruckschwankungen ausgeglichen werden. - Wie voranstehend erwähnt, sind die Lichtquellen
24 vorzugsweise LEDs. Jede nachfolgend nur noch als „LED24 " bezeichnete Lichtquelle24 ist an einer Leiterplatte28 befestigt, die elektronische Steuerungseinrichtungen und Anschlüsse für die LED24 enthält. Außerdem sind jede LED24 und die Leiterplatte28 auf dem Sockelbereich20 eines der Kühlkörper18 abgestützt, sodass der Rippenbereich22 der Kühlkörper18 die Wärme von den LEDs24 ableitet, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Kühlkörper18 bestehen aus einem Material mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Metalle, Metalllegierungen, Silicium oder Graphit. - Beim Betrieb der Scheinwerferbaugruppe
10 erzeugt jede LED24 Wärme, die dazu beiträgt, die Temperatur der Luft, der Komponenten und der Strukturen innerhalb der Innenkammer16 zu erhöhen. Die LED24 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 Lichtquellen24 auf dem Sockelbereich20 der Kühlkörper18 angebracht, sodass die Wärme von den Lichtquellen24 über den Sockelbereich20 in den Rippenbereich22 der Kühlkörper18 abgeleitet wird. Die Umgebungsluft außerhalb der Innenkammer16 strömt quer durch den Rippenbereich22 der Kühlkörper18 und kühlt den Rippenbereich22 , wodurch die aus der Innenkammer16 abgeleitete Wärme abgeführt wird. - Um sicherzustellen, dass die Umgebungsluft quer durch oder über den Rippenbereich
22 des Kühlkörpers18 strömt, enthält die Scheinwerferbaugruppe10 einen angrenzend an das Gehäuse14 angeordneten Strömungskanal30 . Wie in2 dargestellt, ist eine Strömungskanalwand32 angrenzend an die Rückwand14a des Gehäuses14 und zu dieser beabstandet angeordnet, wodurch der Strömungskanal30 definiert ist. Die Strömungskanalwand32 und die Rückwand14a des Gehäuses14 befinden sich vorzugsweise über ihre jeweiligen Längen in einem Abstand zueinander, sodass der Strömungskanal30 eine im Wesentlichen konstante Breite hat, wodurch der Strömungsverlust durch den Strömungskanal30 minimiert wird. - Der Strömungskanal
30 ist zum Leiten der hindurchströmenden Umgebungsluft ausgelegt, wobei der Rippenbereich22 der Kühlkörper18 in den Strömungskanal30 hineinragt, sodass die Wärme aus der Innenkammer16 durch die Kühlkörper18 in die durch den Strömungskanal30 strömende Luft abgeleitet wird. - Bezug nehmend auf
2A enthält der Strömungskanal30 einen Einlass34 und einen Auslass36 . Der Einlass34 des Strömungskanals30 ist in die Vorwärtsrichtung orientiert und nahe dem Fuß der Stirnwand der Scheinwerferbaugruppe10 positioniert. Der Auslass36 des Strömungskanals30 ist in die rückwärtige Richtung orientiert und neben dem Rückenoberteil der Scheinwerferbaugruppe10 positioniert. Durch Platzieren der Scheinwerferbaugruppe10 nahe der Frontpartie des Kraftfahrzeugs ist die Scheinwerferbaugruppe10 so angeordnet, dass durch Bewegung des Kraftfahrzeugs in eine Vorwärtsrichtung ein Luftstrom der Umgebungsluft in den Einlass34 hinein, durch den Strömungskanal30 hindurch und aus dem Auslass36 hinaus strömt, wie durch die Pfeile38 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 Einlass34 ist vorzugsweise in größtmöglicher Entfernung von jeder Wärmequelle zu positionieren. Beispielsweise ist der Einlass34 vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, die relativ zur Scheinwerferbaugruppe10 vorn liegt, wie z. B. an einer Stelle neben der Streuscheibe12 der Scheinwerferbaugruppe10 . Durch diese Anordnung wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass der Einlass34 erwärmte Luft von den relativ heißen Komponenten des Motorraums vor dem Eindringen in den Strömungskanal30 auffängt. - Bezug nehmend auf
2B ist alternativ der Einlass34 nahe dem Fuß der Stirnwand der Scheinwerferbaugruppe10 positioniert, jedoch nicht offenliegend in Richtung der Fahrzeugfront. Der Auslass36a ist wiederum nahe dem Rückseitenoberteil der Scheinwerferbaugruppe10 positioniert. Bei diesem Beispiel wird die Luft im Strömungskanal30a konvektiv erwärmt, da sich der Rippenbereich22 der Kühlkörper18 aufheizt. Selbst wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, steigt die erwärmte Luft aufwärts, wodurch ein Luftzug erzeugt wird, der kühlere Luft vom Einlass34a nach oben fördert. Da die aufwärts strömende kühlere Luft mit dem Rippenbereich22 in Kontakt kommt, wird sie ihrerseits erwärmt und steigt aufwärts, sodass durch eine natürliche Konvektionsströmung ein Luftstrom durch den Strömungskanal30a erzeugt wird, wie durch die Pfeile40 angezeigt. - Jede der in den
2C und2D dargestellten Ausgestaltungen könnte einen nahe den Einlässen34 ,34a der Strömungskanäle30 bzw.30a eingebrachten Ventilator42 enthalten. Ein elektrischer Ventilator42 würde ebenfalls eine erzwungene Konvektionsströmung der Luft in die Einlässe34 ,34a hinein, durch die Strömungskanäle30 ,30a hindurch und aus den Auslässen36 ,36a hinaus realisieren. - In den
3 und4 ist eine andere allgemein mit dem Bezugszeichen50 gekennzeichnete Scheinwerferbaugruppe dargestellt. Die Scheinwerferbaugruppe50 enthält eine Streuscheibe52 und ein Gehäuse54 , die so zusammenwirken, dass zumindest teilweise eine Innenkammer56 definiert wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist. Das Gehäuse54 ist vorzugsweise lichtundurchlässig, und die Streuscheibe52 ist vorzugsweise aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffmaterial geformt, wie z. B. Polycarbonat. - Die Scheinwerferbaugruppe
50 enthält außerdem einen in ihr befestigten Kühlkörper58 . Der Kühlkörper58 enthält einen innerhalb der Innenkammer56 angeordneten Sockelbereich60 und einen aus der Innenkammer16 herausragenden und der Umgebungsluft ausgesetzten Rippenbereich62 . Wie in4 dargestellt, enthält die Scheinwerferbaugruppe50 eine Vielzahl von in ihr befestigten Kühlkörpern58 . Der Sockelbereich60 jedes Kühlkörpers58 ist im Innern der Innenkammer56 angeordnet, der Rippenbereich62 jedes Kühlkörpers58 erstreckt sich nach vorn durch die Streuscheibe52 , sodass die Rippenbereiche62 aus der Innenkammer56 herausragen. - Wie die zuvor beschriebene Ausgestaltung enthält die Scheinwerferbaugruppe
50 Oberflächen, die die Lichtstrahlen von einer Lichtquelle64 zu einem Strahl fokussieren, der eine gewünschte Charakteristik hat und in die Richtung der Streuscheibe52 abgelenkt wird. Wie dargestellt, sind diese Oberflächen Teil eines Reflektors66 , der innerhalb der Innenkammer56 relativ zu jeder einzelnen Lichtquelle64 angeordnet ist. Die Reflektoren66 lenken die auf die Reflektoren66 auftreffenden Lichtstrahlen durch die Streuscheibe52 in die Vorwärtsrichtung. - Das Gehäuse
54 und die Streuscheibe52 sind miteinander verbunden, sodass die Innenkammer56 im Wesentlichen gegen die Umgebung abgedichtet ist. Die Innenkammer56 ist jedoch mit (nicht dargestellten) Druckausgleichsöffnungen versehen, die eine relativ geringe Luftmenge in die Innenkammer56 hinein- und aus der Innenkammer56 herauslassen, sodass durch Änderungen der Innentemperatur bewirkte Luftdruckschwankungen ausgeglichen werden. - Eine Vielzahl von Lichtquellen
64 ist ebenfalls in der Innenkammer56 positioniert. Die Lichtquellen64 sind ebenfalls vorzugsweise LEDs, die an einer Leiterplatte68 befestigt sind, die die elektronische Steuerungseinrichtungen und Anschlüsse für die LED64 enthält. Außerdem sind jede LED64 und die Leiterplatte68 auf dem Sockelbereich60 des Kühlkörpers58 abgestützt. Wie dargestellt, ist eine der LEDs64 auf der Oberseite und eine der LEDs64 auf der Unterseite des Sockelbereichs60 jedes Kühlkörpers58 befestigt. Der Rippenbereich62 der Kühlkörper58 leitet die Wärme von den LEDs64 ab. Die Kühlkörper58 bestehen aus einem leitfähigen Material, wie voranstehend beschrieben. - Beim Betrieb der Scheinwerferbaugruppe
50 wird die durch die LED64 erzeugte Wärme über den Sockelbereich60 der Kühlkörper58 in den außerhalb der Innenkammer56 angeordneten Rippenbereich62 abgeleitet. Durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs strömt die Luft über die Stirnseite der Scheinwerferbaugruppe50 und quer durch den Rippenbereich62 der Kühlkörper58 , wie durch die Pfeile70 dargestellt, und kühlt den Rippenbereich62 der Kühlkörper58 , wodurch die aus der Innenkammer56 abgeleitete Wärme abgeführt wird. - In den
5 ,6 und7 ist eine andere alternative, allgemein mit dem Bezugszeichen80 gekennzeichnete Scheinwerferbaugruppe dargestellt. Die Scheinwerferbaugruppe80 ist in vielen Aspekten analog den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen aufgebaut. Sie enthält also eine Streuscheibe82 und ein Gehäuse84 , die so zusammenwirken, dass zumindest teilweise eine Innenkammer86 definiert wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist. - Die Scheinwerferbaugruppe
80 enthält einen in ihr befestigten Kühlkörper88 mit einem innerhalb der Innenkammer86 angeordneten Sockelbereich90 und einem aus der Innenkammer86 herausragenden und der Umgebungsluft ausgesetzten Rippenbereich92 . Wie in den5 bis7 dargestellt, sind die Rippenbereiche92 der Kühlkörper88 gewöhnlich miteinander verbunden, sodass sie sich quer über die Breite der Scheinwerferbaugruppe80 erstrecken. In der dargestellten Ausführung sind die Kühlkörper88 gänzlich durch die Streuscheibe82 abgestützt, wobei die Sockelbereiche90 innerhalb der Innenkammer86 positioniert sind und die Rippenbereiche92 nach vorn bis in eine Position außerhalb der Innenkammer86 ragen. - Innerhalb der Innenkammer
86 sind eine Vielzahl von LEDs94 und Leiterplatten98 auf dem Sockelbereich90 jedes Kühlkörpers88 befestigt. Außerdem ist innerhalb der Innenkammer86 ein Reflektor96 zum Reflektieren des Lichts von den LEDs94 nach vorn durch die Streuscheibe82 bereitgestellt. - In den
8 bis10 ist eine wiederum andere, allgemein mit dem Bezugszeichen100 gekennzeichnete Scheinwerferbaugruppe dargestellt. Die Scheinwerferbaugruppe100 enthält eine Streuscheibe102 und ein Gehäuse104 , die so zusammenwirken, dass zumindest teilweise eine Innenkammer106 definiert wird, die im Allgemeinen von der Umgebung fluidisch abgetrennt ist. Wiederum ist das Gehäuse104 vorzugsweise lichtundurchlässig und die Streuscheibe102 vorzugsweise aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffmaterial geformt, wie z. B. Polycarbonat. - Das Gehäuse
104 enthält eine Vielzahl von in ihm geformten Strömungskanälen108 . Die Strömungskanäle108 sind in regelmäßigen Abständen zueinander rund um die und radial auswärts von der Innenkammer106 angeordnet. Einer der Kühlkörper110 ist innerhalb der Innenkammer106 radial einwärts von jedem Strömungskanal108 angeordnet. Der Kühlkörper110 umfasst einen Sockelbereich112 und einen Rippenbereich114 . Der Sockelbereich112 ist innerhalb der Innenkammer106 angeordnet, und der Rippenbereich114 erstreckt sich durch das Gehäuse104 und in den angrenzenden Strömungskanal108 hinein. Die Scheinwerferbaugruppe100 besitzt Oberflächen, die zusammenwirkend die Lichtstrahlen von der Lichtquelle116 zu einem Strahl fokussieren, der eine gewünschte Charakteristik hat und in die Richtung der Streuscheibe102 abgelenkt wird. Bezug nehmend auf die9 und10 ist ein Reflektor118 nahe jeder Lichtquelle116 befestigt. Der Reflektor118 lenkt die auf die Reflektoren66 auftreffenden Lichtstrahlen in die Vorwärtsrichtung durch die Streuscheibe102 , wie durch die Pfeile119 angedeutet. - Mindestens eine der Lichtquellen
116 ist ebenfalls in der Innenkammer106 positioniert. Die Lichtquellen116 sind vorzugsweise LEDs. Jede nachfolgend als „LED116 " bezeichnete Lichtquelle116 ist an einer Leiterplatte120 befestigt, die elektronische Steuerungseinrichtungen und Anschlüsse für die LED116 enthält. Außerdem sind jede LED116 und die Leiterplatte120 auf dem Sockelbereich112 eines der Kühlkörper110 abgestützt. Der Rippenbereich114 der Kühlkörper110 leitet die Wärme von den LEDs116 ab. Die Kühlkörper110 bestehen aus einem Material mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Metalle, Metalllegierungen, Silicium oder Graphit, wodurch die Ableitung der Wärme von den LEDs116 über den Sockelbereich112 zum Rippenbereich114 der Kühlkörper110 begünstigt wird. - Beim Betrieb der Scheinwerferbaugruppe
100 erzeugen die LEDs116 Wärme und erhöhen die Temperatur der Luft, der Komponenten und der Strukturen innerhalb der Innenkammer106 . Deshalb sind die Lichtquellen116 auf dem Sockelbereich112 des Kühlkörpers110 angebracht, sodass die Wärme von den Lichtquellen116 über den Sockelbereich112 in den Rippenbereich114 der Kühlkörper110 innerhalb der Strömungskanäle108 abgeleitet wird. Bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs strömt die Umgebungsluft durch die nach vorn gerichteten Strömungskanäle108 und quer durch die Rippenbereiche114 der Kühlkörper110 , wie durch die Pfeile122 dargestellt, und kühlt den Rippenbereich114 der Kühlkörper110 , wodurch die aus der Innenkammer106 abgeleitete Wärme abgeführt wird. - Bezug nehmend auf die
8 und9 kann die Scheinwerferbaugruppe100 eine zusätzliche Lichtquelle124 enthalten, die innerhalb des Gehäuses104 positioniert ist und im Allgemeinen zentrisch zu den LEDs116 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 Gehäuse14 ,54 ,84 ,104 kann aus Metallen, Metalllegierungen, Silicium oder Graphitmaterialien und insbesondere aus Aluminium hergestellt sein. In einem anderen Beispiel kann das Gehäuse14 ,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 (15)
- 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.
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