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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit mehreren Halbleiterlichtquellen zur Erfüllung von jeweiligen Lichtfunktionen, mit einem Gehäuse, in dem die Halbleiterlichtquellen beabstandet zueinander aufgenommen sind, und wobei ein Kühlsystem zur Entwärmung der Halbleiterlichtquellen vorgesehen ist.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 20 2014 103 329 U1 ist ein Scheinwerfer bekannt, der eine Halbleiterlichtquelle aufweist, die mit einem Kühlmittel aktiv gekühlt wird. Ein Kühlkörper ist dafür beabstandet zur Anordnung der Halbleiterlichtquelle im Scheinwerfer aufgenommen und das Kühlmittel wird durch Kühlmittelleitungen zwischen dem Kühlkörper und der Halbleiterlichtquelle geführt. Damit ist der Halbleiterlichtquelle ein separates Kühlsystem zugeordnet, wodurch das Kühlsystem zur Entwärmung der Halbleiterlichtquelle aufwendig und gewichtsintensiv ausgeführt ist.
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Ein weiteres Kühlsystem für einen Scheinwerfer mit einer Halbleiterlichtquelle offenbart die
DE 10 2007 028 301 A1 . Zum Transport der Wärme im Kühlsystem dient eine Heatpipe, die die Wärme von der Wärmequelle, nämliche einer Halbleiterlichtquelle, an eine Wärmesenke leitet, die als Kühlkörper ausgebildet ist. Eine Heatpipe ist ein einseitig geschlossenes Wärmeleitrohr, das an einem Ende thermisch mit der zu kühlenden Einrichtung verbunden wird. Die Heatpipe enthält ein Kühlmedium, das bei Erwärmung gasförmig wird und bei Abkühlung an kühleren Stellen der Heatpipe wieder flüssig wird. Das flüssige Kühlmedium wird durch eine Kapillarstruktur zur Wärmequelle zurück transportiert. Solche Heatpipes haben einen deutlich geringeren Wärmewiderstand als gut wärmeleitende Festkörper. Durch die gute Einbaubarkeit in einem Scheinwerfer eines Fahrzeuges eignet sich dabei eine Heatpipe als Mittel zur Entwärmung der Halbleiterlichtquelle, wobei jeder Halbleiterlichtquelle eine separate Heatpipe zugeordnet ist, die an einen jeweils separaten Kühlkörper die Entwärmung der Halbleiterlichtquelle vornimmt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Scheinwerfers mit mehreren Halbleiterlichtquellen und einem vereinfachten Kühlsystem. Insbesondere soll das Kühlsystem aus einer minimalen Anzahl von Bauteilen ausgebildet sein, darüber hinaus ist es wünschenswert, dass das Kühlsystem möglichst gewichtsminimal ausgeführt ist.
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Kühlsystem einen Zentralkühlkörper aufweist, der beabstandet zu den Halbleiterlichtquellen angeordnet ist und wobei jede der Halbleiterlichtquellen mittels wenigstens einer Kühlleitung mit dem Zentralkühlkörper verbunden ist.
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Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, einen einzigen Zentralkühlkörper bereitzustellen, der im Wesentlichen alle Halbleiterlichtquellen im Scheinwerfer entwärmt, sofern eine Entwärmung der Halbleiterlichtquelle durch ein entsprechendes Kühlsystem erforderlich ist. Beispielsweise befinden sich im Scheinwerfer mehrere Halbleiterlichtquellen zur Bildung eines Lichtfeldes vor dem Fahrzeug. Auch sind Scheinwerfer bekannt, die mehrere Halbleiterlichtquellen zur Erfüllung verschiedener Lichtfunktionen aufweisen, beispielsweise für ein Abblendlicht und für ein Fernlicht. Darüber hinaus sind Halbleiterlichtquellen in Scheinwerfern bekannt, die eine Nebellichtfunktion oder eine sonstige Signallichtfunktion erfüllen. Alle oder wenigstens die wesentlichen Halbleiterlichtquellen in einem Scheinwerfer benötigen dabei eine Entwärmung durch ein Kühlsystem, und der Gedanke der Erfindung besteht darin, die entsprechenden Halbleiterlichtquellen mittels der Kühlleitungen mit einem einzigen Zentralkühlkörper zu verbinden, wodurch den Halbleiterlichtquellen zugeordnete jeweils einzelne Kühlkörper eingespart werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausführung des Kühlsystems wird erreicht, dass der Zentralkühlkörper nur noch eine maximale Kühlleistung benötigt, die an eine erforderliche Gesamtkühlleistung zur Entwärmung maximal gleichzeitig betreibbarer Halbleiterlichtquellen angepasst ist. Die maximal betreibbaren Halbleiterlichtquellen betreffen diejenigen Halbleiterlichtquellen, die zur Erfüllung einer bestimmungsgemäßen Lichtfunktion eines Scheinwerfers höchstens gleichzeitig in Betrieb gesetzt werden. Der Zentralkühlkörper erfüllt dabei nicht die Gesamtkühlleistung aller erforderlichen einzelnen Kühlleistungen der Halbleiterlichtquellen, sondern nur noch die maximale Kühlleistung, die für einen maximalen Lichtbetrieb des Scheinwerfers erforderlich ist. Dabei ist der Zentralkühlkörper insbesondere mit einer maximalen Kühlleistung ausgestattet, die kleiner ist als eine erforderliche Gesamtkühlleistung zur Entwärmung, aller im Normalbetrieb höchstens eingeschalteten Halbleiterlichtquellen.
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Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Kühlsystems liegt darin, dass die einzelnen Kühlleitungen durch jeweilige Heatpipes gebildet sind. Eine Heatpipe ist rohr- oder stabförmig ausgebildet und weist eine Verdampferseite und eine Kondensatorseite auf, und ein in der Heatpipe sich in einem geschlossenen Kreislauf befindendes Fluid kann auf der Verdampferseite von einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase überführt werden, wodurch der Umgebung Wärme entzogen wird. Die Verdampferseite befindet sich dabei in oder angrenzend an der Halbleiterlichtquelle. Die Kondensatorseite gibt Wärme ab und wird ortsfern von der Verdampferseite mit dem Zentralkühlkörper gekoppelt. Die Heatpipe kann sich dabei durchaus über der Gesamt-Hauptabmessung des Gehäuses erstrecken, beispielsweise wenn die Halbleiterlichtquelle an einer ersten Seite, insbesondere vorne im Scheinwerfer angeordnet ist und wenn der Zentralkühlkörper an einer gegenüberliegenden Seite insbesondere hinten im Gehäuse des Scheinwerfers angeordnet ist.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, die Kühlleitungen als Kühlschläuche oder Kühlrohre zur Führung eines Kühlfluids auszubilden. Im Sinne der Erfindung ist es damit ebenfalls möglich, ein aktives Kühlsystem zu schaffen, das auf einem Kühlfluid beruht, das durch die Kühlleitungen umgewälzt wird. Dabei ist eine aktive Umwälzung des Kühlfluids nicht grundsätzlich notwendig, und es ist auch denkbar, dass die Umwälzung nach dem Schwerkraftprinzip ausgebildet ist.
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Nach einer ersten möglichen Ausführungsform des Kühlsystems für den Scheinwerfer ist der Zentralkühlkörper innerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers angeordnet. Beispielsweise kann der Zentralkühlkörper so angeordnet werden, dass dieser zugleich als Wärmequelle für die Lichtaustrittsscheibe dient. Somit kann sich der Zentralkühlkörper beispielsweise unterseitig der Lichtaustrittsscheibe über dessen Breite erstrecken, und wird der Scheinwerfer in Betrieb genommen und heizt der Zentralkühlkörper auf, so kann die entstehende Wärme die Lichtaustrittsscheibe von der Innenseite des Scheinwerfers aufheizen. Eine Enteisung oder Enttauung der Lichtaustrittsscheibe kann damit beschleunigt werden.
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Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Kühlsystems ist der Zentralkühlkörper außerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers angeordnet und es ist vorteilhafterweise vorgesehen, die Kühlleitungen durch eine Gehäusewand hindurchzuführen. Dabei kann jede der Kühlleitungen einzeln durch entsprechende Durchbrüche in der Gehäusewand hindurchgeführt werden oder es ist eine gemeinsame Leitungsdurchführung vorgesehen, sodass sich sämtliche Kühlleitungen durch eine gemeinsame Öffnung in der Gehäusewand des Scheinwerfers hindurch erstrecken, beispielsweise durch die Gehäuserückwand.
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Jeder der Halbleiterlichtquellen ist gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine separate Kühlleitung zugeordnet. Somit muss nicht eine Ring- oder Verbundleitung vorgesehen werden, die auch Halbleiterlichtquellen erreicht, die gar nicht gekühlt werden müssen. Insbesondere dann, wenn die Kühlleitungen durch Heatpipes gebildet sind, schaltet sich jede der Heatpipes gewissermaßen von selber ein, sofern die Halbleiterlichtquelle in Betrieb genommen wird und die Verdampferseite des Heatpipes aufheizt.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Scheinwerfers mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem, wobei ein Zentralkühlkörper innerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers angeordnet ist und
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Scheinwerfers mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem und mit einem Zentralkühlkörper, der außerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers angeordnet ist.
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1 zeigt einen Scheinwerfer 1 mit mehreren Halbleiterlichtquellen 10 innerhalb eines Gehäuses 11 des Scheinwerfers 1. Die Halbleiterlichtquellen 10 erfüllen separate Lichtfunktionen, wobei auch mehrere Halbleiterlichtquellen 10 zur Bildung eines gemeinsamen Lichtfeldes dienen können. Die Halbleiterlichtquellen 10 sind dabei so ausgebildet und erfüllen derartige Funktionen im Scheinwerfer 1, dass diese nicht alle gleichzeitig in Betrieb gelangen müssen. Beispielsweise ist eine der Halbleiterlichtquellen 10 als ein Abblendlicht und eine weitere Halbleiterlichtquelle 10 als ein Fernlicht ausgebildet. Damit wird entweder die eine oder die andere Halbleiterlichtquelle 10 betrieben, auch ist es möglich, dass die Halbleiterlichtquellen 10 die Funktion eines Nebellichtes oder eine sonstige Signalfunktion erfüllen.
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Im Gehäuse 11 des Scheinwerfers 1 ist ein Zentralkühlkörper 13 aufgenommen. Der Zentralkühlkörper befindet sich zentral in einem vorgegebenen Bereich des Scheinwerfers 1, und weist unterschiedliche große Abstände zu den Halbleiterlichtquellen 10 auf. Die Halbleiterlichtquellen 10 sind mittels Kühlleitungen 14 mit dem gemeinsamen Zentralkühlkörper 13 verbunden. Die Kühlleitungen 14 sind entweder als Heatpipes oder als Kühlschläuche oder Kühlrohre ausgebildet, in denen ein Kühlfluid geführt werden kann. Entsteht im Betrieb der Halbleiterlichtquellen 10 Wärme, so wird diese über die Kühlleitungen 14 an den Zentralkühlkörper 13 überführt, sodass die Halbleiterlichtquellen 10 entwärmt werden. Mit besonderem Vorteil sind die Kühlleitungen 14 als Heatpipes ausgebildet, sodass kein aktives Pumpen- oder Umwälzsystem zur Beförderung eines Kühlfluids durch die Kühlleitungen 14 erforderlich ist. In nicht gezeigter Weise besteht die Möglichkeit, einen Lüfter so an den Zentralkühlkörper 13 anzuordnen oder mit dem Zentralkühlkörper 13 in Verbindung zu bringen, dass dieser den Zentralkühlkörper 13 mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt.
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1 zeigt weiterhin, dass der Zentralkühlkörper 13 innerhalb des Gehäuses 11 des Scheinwerfers 1 aufgenommen ist. Abhängig von der erzeugten Gesamtwärme im Zentralkühlkörper 13 kann diese positive genutzt werden, beispielsweise dann, wenn mit dem Zentralkühlkörper 13 eine Aufheizung der Lichtaustrittsscheibe 16 des Scheinwerfers 1 erreicht werden soll.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 1 mit den mehreren Halbleiterlichtquellen 10 innerhalb des Gehäuses 11, wobei zur Entwärmung der Halbleiterlichtquellen 10 ein Kühlsystem 12 vorgesehen ist. Das Kühlsystem 12 weist einen Zentralkühlkörper 13 auf, der gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel außerhalb des Gehäuses 11 des Scheinwerfers 1 angeordnet ist. Die Kühlleitungen 14 durchbrechen dabei die rückseitige Gehäusewand 15, sodass die Wärme von der Innenseite des Gehäuses 11 zur Außenseite des Gehäuses 11 überführt werden kann. Der Vorteil liegt darin, dass der Zentralkühlkörper 13 außerhalb des Gehäuses 11 eine deutlich erhöhte Konvektionskühlung erfahren kann, insbesondere im Betrieb des Fahrzeuges.
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Der Zentralkühlkörper 13 in Anordnung außerhalb des Gehäuses 11 befindet sich dabei bevorzugt auf der Rückseite des Gehäuses 11, die der Lichtaustrittsscheibe 16 gegenüberliegend angeordnet ist, und die Kühlleitungen 14 sind durch die Gehäusewand 15 hindurchgeführt.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibungen oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheinwerfer
- 10
- Halbleiterlichtquelle
- 11
- Gehäuse
- 12
- Kühlsystem
- 13
- Zentralkühlkörper
- 14
- Kühlleistung
- 15
- Gehäusewand
- 16
- Lichtaustrittsscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202014103329 U1 [0002]
- DE 102007028301 A1 [0003]
