DE102011005701A1 - Lighting device and vehicle headlight with lighting device - Google Patents

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Peter Frey
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für einen Fahrzeugscheinwerfer, mit mindestens einer Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4'), die mittels mindestens eines Wärmerohrs (3) thermisch an mindestens einen Kuhlkorper (1) gekoppelt ist, wobei das mindestens eine Wärmerohr (3) als Stromzufuhrung ausgebildet ist, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') und einer Elektronik (6) zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') dient.The invention relates to a lighting device, in particular for a vehicle headlight, with at least one semiconductor light source arrangement (4, 4 ') which is thermally coupled to at least one cooling body (1) by means of at least one heat pipe (3), wherein the at least one heat pipe (3) as Power supply is formed, which serves for producing an electrical connection between the at least one semiconductor light source arrangement (4, 4 ') and an electronics (6) for operating the semiconductor light source arrangement (4, 4').

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a lighting device according to the preamble of patent claim 1.

I. Stand der TechnikI. State of the art

Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2007 028 301 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem Gehäuse, mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle, die in dem Gehäuse angeordnet ist und mittels eines Wärmerohrs thermisch mit einem Kuhlkörper verbunden ist. Die US 2003/227774 A1 offenbart eine Beleuchtungsanordnung mit einem in einem LED-Träger integrierten Wärmerohr (Heatpipe). Die US 2009/322229 A1 offenbart eine Beleuchtungsanordnung mit einer LED-Anordnung, die an einer Heatpipe angeordnet ist.Such a lighting device is for example in the published patent application DE 10 2007 028 301 A1 disclosed. This document describes a vehicle headlight with a housing, with at least one semiconductor light source, which is arranged in the housing and is thermally connected by means of a heat pipe with a Kuhlkörper. The US 2003/227774 A1 discloses a lighting arrangement with a heat pipe integrated in an LED carrier (heat pipe). The US 2009/322229 A1 discloses a lighting arrangement with an LED array disposed on a heat pipe.

II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, mit einer verbesserten elektrischen Anbindung und guten Kuhlung der Halbleiterlichtquellen sowie einem Platz sparenden Aufbau der Komponenten der Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a generic lighting device to provide an improved electrical connection and good Kuhlung the semiconductor light sources and a space-saving design of the components of the lighting device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelost. Besonders vorteilhafte Ausfuhrungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by a lighting device with the features of claim 1. Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung, die mittels mindestens eines Wärmerohrs thermisch an mindestens einen Kuhlkorper gekoppelt ist. Erfindungsgemaß ist das mindestens eine Wärmerohr als Stromzuführung ausgebildet, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und einer Elektronik zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung dient. Die vorgenannte Elektronik und der vorgenannten Kühlkorper müssen nicht unbedingt Bestandteil der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sein, sondern die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung kann stattdessen auch nur so ausgebildet sein, dass sie mit der vorgenannten Elektronik und dem vorgenannten Kühlkörper auf einfache Weise, beispielsweise durch eine Steck- oder Klemmverbindung, verbindbar ist.The illumination device according to the invention has at least one semiconductor light source arrangement, which is thermally coupled to at least one cooling body by means of at least one heat pipe. According to the invention, the at least one heat pipe is designed as a power supply, which serves for producing an electrical connection between the at least one semiconductor light source arrangement and electronics for operating the semiconductor light source arrangement. The aforementioned electronics and the aforementioned Kühlkorper need not necessarily be part of the illumination device according to the invention, but the illumination device according to the invention may instead only be designed so that they with the aforementioned electronics and the aforementioned heat sink in a simple manner, for example by a plug or clamp connection, is connectable.

Der Begriff Halbleiterlichtquellenanordnung bezeichnet eine Anordnung, beispielsweise auf einer Metallkernplatine, von einer oder mehreren Leuchtdioden oder Laserdioden, die während ihres Betriebs, gegebenenfalls unter Mitwirkung von Leuchtstoffen, weißes oder farbiges Licht oder Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung emittieren. Der Begriff Wärmerohr bezeichnet eine Heatpipe-Anordnung, bei der unter Ausnutzung des Kapillareffekts die kondensierte Flüssigkeit zum Verdampfer zuruckgefuhrt wird, oder ein Thermosiphon, bei dem unter Ausnutzung der Schwerkraft die kondensierte Flüssigkeit zum Verdampfer zurückgefuhrt wird.The term semiconductor light source arrangement designates an arrangement, for example on a metal core board, of one or more light-emitting diodes or laser diodes which emit during their operation, if appropriate with the participation of phosphors, white or colored light or infrared radiation or ultraviolet radiation. The term heat pipe designates a heat pipe arrangement, in which the condensed liquid is recycled to the evaporator by utilizing the capillary effect, or a thermosyphon in which the condensed liquid is returned to the evaporator by utilizing gravity.

Die Ausbildung des mindestens einen Warmerohrs der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung als Stromzuführung bietet den Vorteil einer verbesserten elektrische Verbindung zwischen der Halbleiterlichtquellenanordnung und einer zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung dienenden Elektronik, da das mindestens eine Wärmerohr aufgrund seiner Konstruktion eine hohe Stromtragfähigkeit besitzt und Strome hoher Stromstarke leiten kann. Insbesondere kann dadurch das Warmerohr beispielsweise als gemeinsame Stromzufuhrung für mehrere parallel geschaltete Halbleiterlichtquellen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung genutzt werden. Als weiterer Vorteil kann der Platz sparende Aufbau der erfindungsgemaßen Beleuchtungseinrichtung genannt werden, weil durch die Ausbildung des mindestens einen Wärmerohrs als Stromzuführung eine separate Stromzufuhrung eingespart werden kann.The design of the at least one heat pipe of the lighting device according to the invention as a power supply offers the advantage of an improved electrical connection between the semiconductor light source arrangement and an electronics serving to operate the semiconductor light source arrangement, since the at least one heat pipe has a high current carrying capacity due to its construction and can conduct high current currents. In particular, the heat pipe can thereby be used, for example, as a common power supply for a plurality of semiconductor light sources connected in parallel to the at least one semiconductor light source arrangement. As a further advantage, the space-saving structure of the lighting device according to the invention can be mentioned, because a separate power supply can be saved by the formation of the at least one heat pipe as a power supply.

Vorteilhafterweise besitzt das mindestens eine Wärmerohr einen Metallmantel oder das Rohr besteht aus Metall, um eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Warmerohrs zu gewährleisten. Bevorzugt sind Kupfer, Aluminium und Silber oder Legierungen dieser Metalle gegebenenfalls auch mit anderen Metallen. Als Warmetransportmedium in dem mindestens einen Wärmerohr wird vorzugsweise Wasser oder Ammoniak verwendet, um das mindestens eine Warmerohr und die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung in dem Temperaturbereich, der für Fahrzeugscheinwerfer üblich ist, einsetzen zu können.Advantageously, the at least one heat pipe has a metal jacket or the pipe is made of metal in order to ensure a high electrical conductivity and thermal conductivity of the heat pipe. Preference is given to copper, aluminum and silver or alloys of these metals, if appropriate also with other metals. Water or ammonia is preferably used as the heat transport medium in the at least one heat pipe in order to be able to use the at least one heat pipe and the lighting device according to the invention in the temperature range which is customary for vehicle headlights.

Die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise auf einem metallischen Träger angeordnet, der elektrisch leitend sowohl mit der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung als auch mit dem mindestens einen Wärmerohr verbunden ist. Der metallische Träger dient als Wärmesenke fur die Halbleiterlichtquellenanordnung und verhindert eine Überhitzung der Halbleiterlichtquellen wahrend ihres Betriebs. Außerdem ermöglicht er eine gute thermische und elektrische Kopplung zwischen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und dem mindestens einen Warmerohr. Vorzugsweise ist der metallische Träger an einer Verdampfungszone des mindestens einen Wärmerohrs fixiert und die Kondensationszone des mindestens einen Wärmerohrs ist vorzugsweise thermisch an einen Kühlkorper gekoppelt, der vorzugsweise als Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist, um die Warme von der Halbleiterlichtquellenanordnung und dem metallischen Träger an den Kühlkörper abzuleiten. Das mindestens eine Wärmerohr dient dadurch zusatzlich auch als Halterung für den metallischen Träger und die darauf montierte Halbleiterlichtquellenanordnung. Vorzugsweise ist außerdem das zweite Ende des mindestens einen Wärmerohrs in einer Aufnahme des Kühlkörpers fixiert. Weitere Halterungsmittel fur die Halbleiterlichtquellenanordnung können dadurch eingespart werden.The at least one semiconductor light source arrangement of the illumination device according to the invention is preferably arranged on a metallic carrier, which is electrically conductively connected both to the at least one semiconductor light source arrangement and to the at least one heat pipe. The metallic carrier serves as a heat sink for the semiconductor light source assembly and prevents overheating of the semiconductor light sources during their operation. In addition, it allows a good thermal and electrical coupling between the at least one semiconductor light source arrangement and the at least one heat pipe. Preferably, the metallic carrier is fixed to an evaporation zone of the at least one heat pipe and the condensation zone of at least one heat pipe is preferably thermally coupled to a cooling body, which is preferably formed as part of the illumination device to derive the heat from the semiconductor light source assembly and the metallic carrier to the heat sink. The at least one heat pipe thereby additionally serves as a holder for the metallic carrier and the semiconductor light source arrangement mounted thereon. Preferably, moreover, the second end of the at least one heat pipe is fixed in a receptacle of the heat sink. Further mounting means for the semiconductor light source arrangement can be saved thereby.

Vorteilhafterweise ist ein zwischen dem Kühlkörper und dem metallischen Träger verlaufender Abschnitt des mindestens einen Wärmerohrs von einer elektrisch isolierenden Hulle umgeben. Die elektrisch isolierende Hulle dient als Schutz fur das mindestens eine Wärmerohr und kann als Trager für elektrische Zuleitungen zwischen einzelnen Halbleiterlichtquellen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und einer Elektronik zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung genutzt werden. Durch das Material der elektrisch isolierenden Hülle sind die auf der elektrisch isolierenden Hülle angeordneten elektrischen Zuleitungen elektrisch isoliert gegenüber dem mindestens einen Wärmerohr angeordnet und die elektrischen Zuleitungen konnen ohne eigene Isolierung unmittelbar auf der außeren Oberfläche der elektrisch isolierenden Hülle, vorzugsweise in Form von Leiterbahnen, angeordnet sein.Advantageously, a portion of the at least one heat pipe extending between the heat sink and the metallic carrier is surrounded by an electrically insulating envelope. The electrically insulating envelope serves as protection for the at least one heat pipe and can be used as a carrier for electrical supply lines between individual semiconductor light sources of the at least one semiconductor light source arrangement and an electronic system for operating the semiconductor light source arrangement. By the material of the electrically insulating sheath arranged on the electrically insulating sheath electrical leads are electrically isolated from the at least one heat pipe arranged and the electrical leads can without direct isolation directly on the outer surface of the electrically insulating sheath, preferably arranged in the form of conductor tracks be.

An der elektrisch isolierenden Hulle ist vorteilhafterweise ein flanschartiger Abschnitt angeordnet, der zur Befestigung der Beleuchtungseinrichtung in einem Scheinwerfer dient. Mittels des flanschartigen Abschnitts können eine als Referenzebene und Tiefenanschlag dienende Auflageflache fur die Ausrichtung und Eindringtiefe der Beleuchtungseinrichtung in den Scheinwerfer definiert werden. Der flanschartige Abschnitt kann beispielsweise nach der Montage der Beleuchtungseinrichtung im Scheinwerfer an der Außenwand oder Innenwand des Scheinwerferreflektors anliegen. Der flanschartige Abschnitt kann aus demselben Material wie die elektrisch isolierende Hulle oder aus Metall bestehen. Vorzugsweise ist der vorgenannte flanschartige Abschnitt mit einer Codierung zur raumlichen Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtung im Scheinwerfer versehen, um eine eindeutige Einbaulage der Beleuchtungseinrichtung im Scheinwerfer festzulegen.At the electrically insulating sleeve advantageously a flange-like portion is arranged, which serves for fastening the illumination device in a headlight. By means of the flange-like portion serving as a reference plane and depth stop support surface for the alignment and penetration depth of the illumination device can be defined in the headlight. The flange-like portion may abut, for example, after installation of the illumination device in the headlight on the outer wall or inner wall of the headlight reflector. The flange-like portion may be made of the same material as the electrically insulating shell or of metal. Preferably, the aforementioned flange-like portion is provided with a coding for the spatial orientation of the illumination device in the headlight, in order to establish a clear installation position of the illumination device in the headlight.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwecks Platz sparender räumlicher Anordnung die Elektronik zum Betrieb der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung als Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet und das mindestens eine als Stromzufuhrung ausgebildete Warmerohr ist elektrisch leitend mit der vorgenannten Elektronik und auch mit der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung verbunden. Vorzugsweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Elektronik zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung auf dem Kuhlkorper angeordnet, um die von den Komponenten der Elektronik erzeugte Warme ebenfalls über den Kühlkörper an die Umgebung abführen zu können. Außerdem weist die vorgenannte Elektronik vorteilhafterweise einen elektrischen Kontakt auf, der mit dem mindestens einen Warmerohr verbunden ist, um eine zuverlässige elektrische Anbindung des mindestens einen Wärmerohrs an die Elektronik zu gewahrleisten. Beispielsweise kann der vorgenannte elektrische Kontakt als Kontaktklemme, die das mindestens eine Wärmerohr klemmend umschließt, oder als Federkontakt, der mit Klemmsitz an dem mindestens einen Warmerohr anliegt ausgebildet sein. Die Kontaktklemme oder der Federkontakt können beispielsweise uber eine elektrische Kontaktfläche oder eine Leiterbahn auf einer Montageplatine der Elektronik mit anderen Komponenten der Elektronik verbunden sein, die auf der Montageplatine montiert sind. Der vorgenannte elektrische Kontakt ist vorzugsweise an ein Massebezugspotenzial der Elektronik angeschlossen, Dadurch können auf besonders einfache Weise über das mindestens eine Warmerohr der Kuhlkörper, der metallische Träger und ein gemeinsamer elektrischer Anschluss der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung auf Massepotenzial gelegt werden. Damit wird ferner die Basis für eine elektromagnetische Abschirmung der Beleuchtungseinrichtung und eine gute elektromagnetische Verträglichkeit geschaffen, da nach der Montage der Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeugscheinwerfer auch der die Halbleiterlichtquellenanordnung umgebende Reflektor über einen Kontakt zum Kühlkörper auf Massepotenzial gelegt werden kann. Die Elektronik zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung ist vorzugsweise in einem Gehause angeordnet, um die Elektronik vor Beschädigung zu schützen und eine elektromagnetische Abschirmung der Elektronik zu ermöglichen. Das Gehause kann zwecks elektromagnetischer Abschirmung der Elektronik aus Metall bestehen oder aus Kunststoff, der auf der Innen- oder Außenseite des Gehauses metallisiert ist. Das Metallgehäuse oder metallisierte Gehäuse kann für den vorgenannten Zweck ebenfalls an das Massebezugspotenzial der Elektronik angeschlossen sein.According to a preferred embodiment of the invention, the electronics for operating the at least one semiconductor light source arrangement is formed as part of the illumination device for the purpose of space-saving spatial arrangement and the at least one trained as a power supply heat pipe is electrically connected to the aforementioned electronics and also connected to the at least one semiconductor light source arrangement. Preferably, in this embodiment, the electronics for operating the semiconductor light source arrangement is arranged on the Kuhlkorper to also be able to dissipate the heat generated by the components of the electronics to the environment via the heat sink can. In addition, the aforementioned electronics advantageously have an electrical contact which is connected to the at least one heat pipe in order to ensure a reliable electrical connection of the at least one heat pipe to the electronics. For example, the aforementioned electrical contact as a contact terminal, which surrounds the at least one heat pipe by clamping, or as a spring contact, which bears with a clamping fit on the at least one heat pipe. For example, the contact terminal or spring contact may be connected to other electronics components mounted on the mounting board via an electrical contact pad or trace on a mounting board of the electronics. The aforesaid electrical contact is preferably connected to a ground reference potential of the electronics. In this way, the cooling body, the metallic carrier and a common electrical connection of the at least one semiconductor light source arrangement can be grounded in a particularly simple manner over the at least one heat pipe. Thus, the basis for an electromagnetic shielding of the illumination device and a good electromagnetic compatibility is also created, since after mounting the illumination device in a vehicle headlight and the reflector surrounding the semiconductor light source assembly can be set to ground potential via a contact to the heat sink. The electronics for operating the semiconductor light source arrangement is preferably arranged in a housing in order to protect the electronics from damage and to enable electromagnetic shielding of the electronics. The housing may be made of metal for electromagnetic shielding of the electronics or of plastic metallized on the inside or outside of the housing. The metal housing or metallized housing may also be connected to the ground reference potential of the electronics for the aforementioned purpose.

Vorzugsweise sind an dem Gehause elektrische Anschlüsse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet, um die Elektronik und damit auch die Halbleiterlichtquellenanordnung mit elektrischer Energie und Steuersignalen zu versorgen.Preferably, electrical connections of the illumination device are arranged on the housing in order to supply the electronics and thus also the semiconductor light source arrangement with electrical energy and control signals.

Gemäß einem anderen Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Elektronik nicht als Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist, sondern getrennt davon angeordnet ist, sind die elektrischen Anschlüsse an der elektrisch isolierenden Hülle angeordnet, um die Halbleiterlichtquellenanordnung mit dem von der Elektronik gelieferten Strom und den Steuersignalen zu versorgen.According to another embodiment of the invention, in which the electronics is not formed as part of the illumination device, but is arranged separately therefrom, the electrical connections to the electrically insulating sheath arranged to supply the semiconductor light source assembly with the current supplied by the electronics and the control signals.

III. Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleIII. Description of the preferred embodiments

Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to preferred exemplary embodiments. Show it:

1 Eine ausschnittweise, schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 A fragmentary, schematic representation of a lighting device according to the first embodiment of the invention

2 Eine vergroßerte Darstellung des metallischen Trägers und der Halbleiterlichtquellenanordnung der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung 2 An enlarged view of the metallic carrier and the semiconductor light source arrangement of FIG 1 pictured illumination device

3 Einen Längsschnitt durch die in 1 abgebildete Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung mit zusatzlich abgebildeten Halbschalen eines Reflektors 3 A longitudinal section through the in 1 illustrated illumination device in a schematic representation with additionally shown half-shells of a reflector

4 Eine Draufsicht auf eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung 4 A plan view of a lighting device according to the second exemplary embodiment of the invention

5 Eine vergroßerte Darstellung eines Ausschnitts der in 4 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung gemaß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung 5 An enlarged illustration of a section of the in 4 illustrated illumination device according to the second embodiment of the invention

Die 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen eines erstes Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, die für den Einsatz in einem Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeug vorgesehen ist, um die Beleuchtungsfunktionen, Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Tagfahrlicht, Positionslicht oder Parklicht damit zu verwirklichen.The 1 to 3 show schematic representations of a first embodiment of the illumination device according to the invention, which is intended for use in a headlight of a motor vehicle to realize the lighting functions, low beam, high beam, fog light, daytime running lights, position light or parking light so.

Diese Beleuchtungseinrichtung besitzt einen Kühlkörper 1 aus Aluminium mit einer planen Montageoberfläche 10, auf der eine Elektronik 6 zum Betrieb von Halbleiterlichtquellen in einem Gehause 2 angeordnet ist. Der Kühlkorper 1 weist auf seiner von der Montageoberflache 10 abgewandten Seite mehrere Kuhlrippen 11 auf. Aus einer Aufnahme 12 in der Montageoberfläche 10 des Kuhlkorpers 1 ragt ein als Heatpipe ausgebildetes Wärmerohr 3 aus dem Kühlkörper 1 heraus und steht senkrecht von der Montageoberfläche 10 ab. Das als Kondensationszone dienende erste Ende 31 der Heatpipe 3 ist in der Aufnahme 12 des Kühlkörpers 1 fixiert. Das Rohr der Heatpipe 3 besteht aus Kupfer und ihre Fullung besteht aus Wasser bzw. Wasserdampf. Die Heatpipe 3 erstreckt sich durch einen Durchbruch in einer Montageplatine 60, auf der Komponenten 61 der Elektronik 6 zum Betrieb der Halbleiterlichtquellen von zwei Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' montiert sind. Mittels einer Metallklemme bzw. eines Metallfederkontakts 62 ist das Kupferrohr der Heatpipe 3 an das Massebezugspotenzial der Elektronik 6 angeschlossen. Die Heatpipe 3 ragt durch einen Durchbruch in einer parallel zur Montagefläche 10 des Kühlkörpers 1 verlaufenden Abdeckflache 20 des haubenartigen Gehauses 2 hindurch.This lighting device has a heat sink 1 made of aluminum with a flat mounting surface 10 on which an electronics 6 for operating semiconductor light sources in a housing 2 is arranged. The cooling body 1 points to his from the mounting surface 10 facing away from several Kuhlrippen 11 on. From a recording 12 in the mounting surface 10 of the cooling body 1 protrudes as a heat pipe trained heat pipe 3 from the heat sink 1 out and is perpendicular to the mounting surface 10 from. The first end serving as a condensation zone 31 the heat pipe 3 is in the recording 12 of the heat sink 1 fixed. The pipe of the heat pipe 3 It consists of copper and its filling consists of water or water vapor. The heat pipe 3 extends through a breakthrough in a mounting board 60 , on the components 61 the electronics 6 for operating the semiconductor light sources of two semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' are mounted. By means of a metal clamp or a metal spring contact 62 is the copper tube of the heat pipe 3 to the ground reference potential of the electronics 6 connected. The heat pipe 3 protrudes through a breakthrough in a parallel to the mounting surface 10 of the heat sink 1 extending cover 20 the hood-like housing 2 therethrough.

Auf das aus dem Kühlkörper 1 und dem Gehäuse 2 herausragende zweite Ende 32 der Heatpipe, das als Verdampfungszone dient, ist ein mit zwei Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' versehener metallischer Träger 5 aufgesteckt. Der metallische Trager 5 besteht aus Kupfer oder Aluminium und ist in Richtung des Kühlkörpers 1 keilformig verjüngt ausgebildet. Auf zwei voneinander abgewandten, schräg zueinander verlaufenden Oberflachen 51, 52 des metallischen Tragers 5 ist jeweils eine Halbleiterlichtquellenanordnung 4 bzw. 4' fixiert. Diese Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' bestehen jeweils aus fünf in einer Reihe auf der Oberfläche 51 bzw. 52 montierten Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45, die während ihres Betriebs weißes Licht emittieren. Der metallische Träger 5 besitzt eine mittig, in axialer Richtung verlaufende Bohrung 53, in der das zweite Ende 32 der Heatpipe 3 mit Klemmsitz angeordnet ist. Das zweite Ende 32 der Heatpipe ist dadurch elektrisch leitend mit dem metallischen Träger 5 verbunden. Es besteht somit eine thermische und elektrisch leitende Kopplung zwischen der Heatpipe 3 und dem metallischen Träger 5. Jeweils ein erster elektrischer Anschluss eines jeden einzelnen Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44 und 45 der beiden Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' ist elektrisch leitend mit dem metallischen Träger 5 verbunden. Dadurch ist der vorgenannte erste elektrische Anschluss der Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44 und 45 der Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' uber den metallischen Träger 5 und das Kupferrohr der Heatpipe 3 sowie über die Kontaktklemme 62 mit dem Massebezugspotenzial der Elektronik 6 verbunden.On the from the heat sink 1 and the housing 2 outstanding second end 32 the heat pipe, which serves as the evaporation zone, is one with two semiconductor light source arrays 4 . 4 ' provided metallic carrier 5 attached. The metallic carrier 5 is made of copper or aluminum and is in the direction of the heat sink 1 formed wedge-shaped tapered. On two opposite, obliquely running surfaces 51 . 52 of the metallic carrier 5 Each is a semiconductor light source arrangement 4 respectively. 4 ' fixed. These semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' each consist of five in a row on the surface 51 respectively. 52 mounted LED chips 41 . 42 . 43 . 44 . 45 which emit white light during their operation. The metallic carrier 5 has a central, extending in the axial direction bore 53 in which the second end 32 the heat pipe 3 is arranged with a press fit. The second end 32 The heat pipe is thereby electrically conductive with the metallic carrier 5 connected. There is thus a thermal and electrically conductive coupling between the heat pipe 3 and the metallic carrier 5 , In each case a first electrical connection of each individual LED chip 41 . 42 . 43 . 44 and 45 the two semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' is electrically conductive with the metallic carrier 5 connected. As a result, the aforementioned first electrical connection of the LED chips 41 . 42 . 43 . 44 and 45 the semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' over the metallic carrier 5 and the copper pipe of the heatpipe 3 as well as via the contact terminal 62 with the ground reference potential of electronics 6 connected.

Der zwischen dem Gehäuse 2 fur die Elektronik 6 und dem metallischen Träger 5 verlaufende Abschnitt der Heatpipe 3 ist von einer elektrisch isolierenden Hülle 7 aus Kunststoff umgeben. Auf der außeren Oberflache der elektrisch isolierenden Hülle 7 sind Leiterbahnen 71, 72, 73, 74, 75 aus Kupfer angebracht, die jeweils uber einen Bonddraht 81, 82, 83, 84, 85 mit einem zweiten Anschluss jeweils eines Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45 verbunden sind und den zweiten Anschluss des jeweiligen Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45 mit der im Gehause 2 angeordneten Elektronik 6 verbinden. Die Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45 der ersten Halbleiterlichtquellenanordnung 4 als auch, in analoger Weise mit einer weiteren Leiterbahn- und Kontaktierungsanordnung, die Leuchtdiodenchips der zweiten Halbleiterlichtquellenanordnung 4' können dadurch mittels der Elektronik 6 separat voneinander betrieben werden. Somit können sowohl die Halbleiterlichtquellenanordnungen 4 und 4' also auch innerhalb einer jeweiligen Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') die einzelnen Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45 getrennt voneinander angesteuert werden.The between the housing 2 for the electronics 6 and the metallic carrier 5 extending section of the heat pipe 3 is from an electrically insulating sheath 7 surrounded by plastic. On the outer surface of the electrically insulating shell 7 are tracks 71 . 72 . 73 . 74 . 75 made of copper, each with a bonding wire 81 . 82 . 83 . 84 . 85 with a second connection in each case of a light-emitting diode chip 41 . 42 . 43 . 44 . 45 are connected and the second terminal of the respective LED chip 41 . 42 . 43 . 44 . 45 with the in-house 2 arranged electronics 6 connect. The LED chips 41 . 42 . 43 . 44 . 45 the first semiconductor light source arrangement 4 as well, in an analogous manner with another conductor and Contacting arrangement, the LED chips of the second semiconductor light source assembly 4 ' can thereby by means of electronics 6 operated separately from each other. Thus, both the semiconductor light source arrangements 4 and 4 ' ie also within a respective semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) the individual LED chips 41 . 42 . 43 . 44 . 45 be controlled separately from each other.

Die elektrisch isolierende Hulle 7 schließt mit dem metallischen Trager 5 und der Abdeckfläche 20 des Gehauses 2 ab. An der elektrisch isolierenden Hulle 7 ist nahe der Abdeckfläche 20 ein flanschartiger Abschnitt 70 angeordnet, der zur Montage der Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeugscheinwerfer dient. Der flanschartige Abschnitt 70 besitzt eine parallel zur Montageoberflache 10 des Kühlkörpers 1 orientierte Auflageflache 700, die als Referenzebene für die Ausrichtung der Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45 der Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' auf dem metallischen Trager 5 und als Anlageflache für zwei, den beiden Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' zugeordnete Reflektorhalbschalen 91, 92 des Fahrzeugscheinwerfers dient. Nach der Montage im Fahrzeugscheinwerfer liegt die Auflagefläche 700 an der Außenseite der Reflektorhalbschalen 91, 92 des Fahrzeugscheinwerfers auf. Der metallische Trager 5 mit den Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' ragt durch einen Spalt 93 zwischen den Reflektorhalbschalen 91, 92 in den von den Reflektorhalbschalen 91, 92 gebildeten Innenraum hinein, so dass das von der Halbleiterlichtquellenanordnung 4 bzw. 4' emittierte Licht an der reflektierend ausgebildeten Innenseite der Reflektorhalbschale 91 bzw. 92 in Richtung der Lichtaustrittsöffnung 94 des Fahrzeugscheinwerfers reflektiert wird. Im flanschartigen Abschnitt 70 ist eine als Codierung dienende Nut 76 angebracht, welche die Einbaulage der Beleuchtungseinrichtung im Fahrzeugscheinwerfer eindeutig festlegt. Diese Nut 76 korrespondiert mit einem passgerechten Steg (nicht abgebildet) an der Außenseite der Reflektorhalbschale 91. An einer Seitenwand 21 des Gehauses 2 ist ein Stecker 22 angeordnet, der als elektrischer Anschluss der Beleuchtungseinrichtung dient und über den die Elektronik 6 und die Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' mit elektrischer Energie und Steuersignalen versorgt werden.The electrically insulating shell 7 closes with the metallic carrier 5 and the cover surface 20 of the housing 2 from. At the electrically insulating shell 7 is near the cover area 20 a flange-like section 70 arranged, which is used for mounting the illumination device in a vehicle headlight. The flange-like section 70 has a parallel to the mounting surface 10 of the heat sink 1 oriented support surface 700 , which serve as a reference plane for the alignment of the LED chips 41 . 42 . 43 . 44 . 45 the semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' on the metallic carrier 5 and as a contact surface for two, the two semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' associated reflector half shells 91 . 92 of the vehicle headlight is used. After installation in the vehicle headlight is the support surface 700 on the outside of the reflector half-shells 91 . 92 of the vehicle headlight on. The metallic carrier 5 with the semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' protrudes through a gap 93 between the reflector half-shells 91 . 92 in the of the reflector shells 91 . 92 formed inside, so that of the semiconductor light source assembly 4 respectively. 4 ' emitted light on the reflective inner side of the reflector half-shell 91 respectively. 92 in the direction of the light exit opening 94 of the vehicle headlight is reflected. In the flange-like section 70 is a coding groove 76 attached, which clearly defines the mounting position of the lighting device in the vehicle headlight. This groove 76 corresponds to a matching ridge (not shown) on the outside of the reflector half-shell 91 , On a side wall 21 of the housing 2 is a plug 22 arranged, which serves as electrical connection of the illumination device and via which the electronics 6 and the semiconductor light source assemblies 4 . 4 ' be supplied with electrical energy and control signals.

Der flanschartige Abschnitt 70 kann einteilig mit der elektrisch isolierenden Hulle 7 ausgebildet sein und aus dem Kunststoffmaterial der elektrisch isolierenden Hülle 7 bestehen. Alternativ kann der flanschartige Abschnitt 70 der Beleuchtungseinrichtung aus Metall bestehen und beispielsweise als Stanzblechteil oder Tiefziehteil aus Stahl oder Neusilber ausgebildet sein und am Kupferrohr der Heatpipe 3 fixiert sein. In diesem Fall kann die metallisierte Innenseite der Reflektorhalbschalen 91, 92 beispielsweise über eine Fortsetzung ihrer Metallisierung durch den Spalt 93 auf die Außenseite der Reflektorhalbschalen 91, 92, und uber den metallischen flanschartigen Abschnitt 70 sowie über das Kupferrohr der Heatpipe 3 an das Massebezugspotenzial der Elektronik 6 angeschlossen sein, um die elektromagnetische Verträglichkeit des Fahrzeugscheinwerfers zu verbessern.The flange-like section 70 Can be made in one piece with the electrically insulating shell 7 be formed and made of the plastic material of the electrically insulating sheath 7 consist. Alternatively, the flange-like section 70 the lighting device consist of metal and be formed, for example, as a stamped sheet metal part or deep-drawn part made of steel or nickel silver and the copper pipe of the heat pipe 3 be fixed. In this case, the metallized inside of the reflector half shells 91 . 92 for example, a continuation of their metallization through the gap 93 on the outside of the reflector half shells 91 . 92 , and over the metallic flange-like section 70 and over the copper pipe of the heat pipe 3 to the ground reference potential of the electronics 6 be connected to improve the electromagnetic compatibility of the vehicle headlight.

Das in den 4 und 5 abgebildete zweite Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung unterscheidet sich von dem ersten Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung nur dadurch, dass bei der Beleuchtungseinrichtung gemaß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Elektronik 6 nicht als Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist, sondern stattdessen separat davon im Fahrzeug oder im Fahrzeugscheinwerfer angeordnet ist. Daher werden in den 4 und 5 für Teile der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die identisch zu Teilen der Beleuchtungseinrichtung gemaß dem ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung sind, dieselben Bezugszeichen wie in den 1 bis 3 verwendet. Fur die Beschreibung dieser Teile wird auf die entsprechenden Textstellen weiter oben verwiesen.That in the 4 and 5 illustrated second embodiment of the illumination device according to the invention differs from the first exemplary embodiment of the illumination device according to the invention only in that in the illumination device according to the second embodiment of the invention, the electronics 6 is not formed as part of the lighting device, but instead is arranged separately in the vehicle or in the vehicle headlight. Therefore, in the 4 and 5 for parts of the lighting device according to the second embodiment of the invention, which are identical to parts of the lighting device according to the first exemplary embodiment of the invention, the same reference numerals as in FIGS 1 to 3 used. For the description of these parts reference is made to the corresponding passages above.

Nachstehend werden nur noch die Unterschiede beschrieben. Bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der als elektrischer Anschluss der Beleuchtungseinrichtung dienende Stecker 22' im Bereich zwischen dem flanschartigen Abschnitt 70 und der Montageoberflache 10 des Kühlkörpers 1 unmittelbar an der elektrisch isolierenden Hulle 7 angebracht. Die Kontakte des Steckers 22' sind mit den auf der äußeren Oberflache der elektrisch isolierenden Hülle 7 angeordneten Leiterbahnen 71, 72, 73, 74, 75 elektrisch verbunden. Zur Stromversorgung und Steuerung der Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45 der Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' wird der Stecker 22' beispielsweise über ein Anschlusskabel mit einer Betriebselektronik fur die Leuchtdiodenchips 41, 42, 43, 44, 45 der Halbleiterlichtquellenanordnungen 4, 4' verbunden.Only the differences are described below. In the illumination device according to the second exemplary embodiment of the invention, the plug serving as the electrical connection of the illumination device is 22 ' in the area between the flange-like section 70 and the mounting surface 10 of the heat sink 1 directly on the electrically insulating shell 7 appropriate. The contacts of the plug 22 ' are with the on the outer surface of the electrically insulating shell 7 arranged conductor tracks 71 . 72 . 73 . 74 . 75 electrically connected. For power supply and control of the LED chips 41 . 42 . 43 . 44 . 45 the semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' becomes the plug 22 ' for example via a connection cable with an operating electronics for the LED chips 41 . 42 . 43 . 44 . 45 the semiconductor light source arrangements 4 . 4 ' connected.

In allen anderen Details stimmt die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung mit der Beleuchtungseinrichtung gemaß dem ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung überein.In all other details, the illumination device according to the second exemplary embodiment of the invention corresponds to the illumination device according to the first exemplary embodiment of the invention.

Die Erfindung beschrankt sich nicht auf die oben näher beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch mehr als nur ein Wärmerohr aufweisen und an mehr als nur einen Kühlkörper thermisch gekoppelt sein, um die Wärmeableitung zu verbessern.The invention is not limited to the above-described exemplary embodiments of the invention. For example, the illumination device according to the invention may also have more than just one heat pipe and be thermally coupled to more than one heat sink in order to improve the heat dissipation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (15)

Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4'), die mittels mindestens eines Warmerohrs (3) thermisch an mindestens einen Kühlkörper (1) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmerohr (3) als Stromzufuhrung ausgebildet ist, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') und einer Elektronik (6) zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') dient.Illumination device with at least one semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) by means of at least one warming ear ( 3 ) thermally to at least one heat sink ( 1 ), characterized in that the at least one heat pipe ( 3 ) is designed as a power supply, which is for establishing an electrical connection between the at least one semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) and electronics ( 6 ) for operating the semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) serves. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine, als Stromzuführung ausgebildete Warmerohr (3) einen Metallmantel besitzt.Lighting device according to claim 1, wherein the at least one heat pipe formed as a power supply ( 3 ) has a metal shell. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') auf einem metallischen Träger (5) angeordnet ist, der elektrisch leitend mit der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') und dem mindestens einen Warmerohr (3) verbunden ist.Lighting device according to one of claims 1 or 2, wherein the at least one semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) on a metallic support ( 5 ), which is electrically conductively connected to the at least one semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) and the at least one warming ear ( 3 ) connected is. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei der metallische Träger (5) an einer Verdampfungszone (32) des mindestens einen Wärmerohrs (3) mechanisch fixiert ist und eine Kondensationszone (31) des mindestens einen Wärmerohrs (3) thermisch an den Kühlkorper (1) gekoppelt ist.Lighting device according to claim 3, wherein the metallic support ( 5 ) at an evaporation zone ( 32 ) of the at least one heat pipe ( 3 ) is mechanically fixed and a condensation zone ( 31 ) of the at least one heat pipe ( 3 ) thermally to the cooling body ( 1 ) is coupled. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Elektronik (6) zum Betrieb der Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') aufweist und das mindestens eine als Stromzuführung ausgebildete Warmerohr (3) elektrisch leitend mit der Elektronik (6) und der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') verbunden ist.Lighting device according to one of claims 1 to 4, wherein the illumination device an electronics ( 6 ) for operating the semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) and the at least one heat pipe formed as a power supply ( 3 ) electrically conductive with the electronics ( 6 ) and the at least one semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) connected is. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Elektronik (6) auf dem Kühlkörper (1) angeordnet ist und einen elektrischen Kontakt (62) aufweist, der mit dem mindestens einen Wärmerohr (3) verbunden ist.Lighting device according to claim 5, wherein the electronics ( 6 ) on the heat sink ( 1 ) and an electrical contact ( 62 ), which is connected to the at least one heat pipe ( 3 ) connected is. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei der elektrische Kontakt (62) an ein Massebezugspotenzial der Elektronik (6) angeschlossen ist.Lighting device according to claim 6, wherein the electrical contact ( 62 ) to a ground reference potential of the electronics ( 6 ) connected. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein zwischen dem metallischen Träger (5) und dem Kühlkorper (1) verlaufender Abschnitt des mindestens einen Warmerohrs (3) von einer elektrisch isolierenden Hülle (7) umgeben ist.Lighting device according to one of claims 1 to 7, wherein a between the metallic support ( 5 ) and the cooling body ( 1 ) extending portion of at least one warming ear ( 3 ) of an electrically insulating sheath ( 7 ) is surrounded. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei auf der elektrisch isolierenden Hülle (7) elektrische Zuleitungen (71, 72, 73, 74, 75) angeordnet sind.Lighting device according to claim 8, wherein on the electrically insulating sheath ( 7 ) electrical leads ( 71 . 72 . 73 . 74 . 75 ) are arranged. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei die elektrischen Zuleitungen (71, 72, 73, 74, 75) als Leiterbahnen auf der äußeren Oberfläche der elektrisch isolierenden Hülle (7) ausgebildet sind.Lighting device according to claim 9, wherein the electrical leads ( 71 . 72 . 73 . 74 . 75 ) as traces on the outer surface of the electrically insulating sheath ( 7 ) are formed. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei an der elektrisch isolierenden Hulle (7) ein flanschartiger Abschnitt (70) angeordnet ist, der zur Befestigung der Beleuchtungseinrichtung in einem Scheinwerfer dient.Lighting device according to claim 8, wherein on the electrically insulating sleeve ( 7 ) a flange-like section ( 70 ) is arranged, which serves for fastening the illumination device in a headlight. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei der flanschartige Abschnitt (70) eine Codierung (76) zur räumlichen Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtung im Scheinwerfer aufweist.Lighting device according to claim 11, wherein the flange-like portion ( 70 ) an encoding ( 76 ) to the spatial orientation of the illumination device in the headlight has. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Elektronik (6) in einem Gehäuse (2) angeordnet ist.Lighting device according to claim 5, wherein the electronics ( 6 ) in a housing ( 2 ) is arranged. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Anspruche 8 bis 13, wobei an der elektrisch isolierenden Hulle (7) oder an dem Gehäuse (2) elektrische Anschlüsse (22, 22') der Beleuchtungseineinrichtung angeordnet sind, die zur Stromversorgung der Elektronik (6) oder der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung (4, 4') dienen.Lighting device according to one of claims 8 to 13, wherein on the electrically insulating sleeve ( 7 ) or on the housing ( 2 ) electrical connections ( 22 . 22 ' ) of the lighting device are arranged, which are used to power the electronics ( 6 ) or the at least one semiconductor light source arrangement ( 4 . 4 ' ) serve. Fahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 14.Vehicle headlight with at least one illumination device according to one of claims 1 to 14.
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