DE102015114360A1 - Headlamp with improved cooling of semiconductor light sources - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer (1) mit mehreren Halbleiterlichtquellen (10) zur Erfüllung von jeweiligen Lichtfunktionen, mit einem Gehäuse (11), in dem die Halbleiterlichtquellen (10) beabstandet zueinander aufgenommen sind, und wobei ein Kühlsystem (12) zur Entwärmung der Halbleiterlichtquellen (10) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kühlsystem (12) einen Zentralkühlkörper (13) aufweist, der beabstandet zu den Halbleiterlichtquellen (10) angeordnet ist und wobei jede der Halbleiterlichtquellen (10) mittels wenigstens einer Kühlleitung (14) mit dem Zentralkühlkörper (13) verbunden ist.The invention relates to a headlamp (1) with a plurality of semiconductor light sources (10) for fulfilling respective light functions, comprising a housing (11) in which the semiconductor light sources (10) are spaced apart from each other, and wherein a cooling system (12) for cooling the semiconductor light sources (10) is provided. According to the invention, the cooling system (12) has a central cooling body (13) which is arranged at a distance from the semiconductor light sources (10) and wherein each of the semiconductor light sources (10) is connected to the central cooling body (13) by means of at least one cooling line (14) ,
Description
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.The present invention relates to a headlamp with a plurality of semiconductor light sources for fulfilling respective light functions, comprising a housing in which the semiconductor light sources are accommodated at a distance from each other, and wherein a cooling system is provided for cooling the semiconductor light sources.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Aus der
Ein weiteres Kühlsystem für einen Scheinwerfer mit einer Halbleiterlichtquelle offenbart die
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
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. The object of the invention is the development of a headlamp with a plurality of semiconductor light sources and a simplified cooling system. In particular, the cooling system should be formed of a minimum number of components, moreover, it is desirable that the cooling system is designed as low as possible.
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.The object is achieved on the basis of a headlamp according to the preamble of claim 1 in conjunction with the characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
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.The invention includes the technical teaching that the cooling system has a central cooling body, which is arranged at a distance from the semiconductor light sources, and wherein each of the semiconductor light sources is connected to the central cooling body by means of at least one cooling line.
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.The invention is based on the idea of providing a single central heat sink, which essentially heats all semiconductor light sources in the headlight, provided that cooling of the semiconductor light source by a corresponding cooling system is required. For example, there are several semiconductor light sources in the headlight for forming a light field in front of the vehicle. Headlamps are also known which have a plurality of semiconductor light sources for fulfilling various light functions, for example for a dipped beam and for a high beam. In addition, semiconductor light sources are known in headlamps that fulfill a fog light function or other signal light function. All or at least the essential semiconductor light sources in a headlight require cooling by a cooling system, and the idea of the invention is to connect the corresponding semiconductor light sources by means of the cooling lines to a single central heat sink, thereby saving individual heat sinks associated with the semiconductor light sources.
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. With the embodiment of the cooling system according to the invention, it is achieved that the central cooling body only requires a maximum cooling power, which is adapted to a required overall cooling power for cooling maximum semiconductor light sources which can be operated simultaneously. The maximum operable semiconductor light sources relate to those semiconductor light sources which are put into operation at most simultaneously for the purpose of fulfilling an intended light function of a headlight. The central heat sink does not fulfill the total cooling capacity of all required individual cooling powers of the semiconductor light sources, but only the maximum cooling power required for maximum light operation of the headlamp. In this case, the central cooling body is in particular equipped with a maximum cooling capacity, which is smaller than a required total cooling power for cooling, all semiconductor devices in the maximum mode at most switched semiconductor light sources.
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.A special feature of the cooling system according to the invention is that the individual cooling lines are formed by respective heat pipes. A heat pipe is tubular or rod-shaped and has an evaporator side and a condenser side, and a fluid in the heat pipe in a closed circuit can be converted on the evaporator side of a liquid phase in a gaseous phase, whereby the environment heat is removed. The evaporator side is located in or adjacent to the semiconductor light source. The condenser side releases heat and is coupled remotely from the evaporator side to the central heat sink. The heat pipe may well extend over the overall main dimension of the housing, for example when the semiconductor light source is arranged on a first side, in particular in the front headlight and if the central heat sink is arranged on an opposite side, in particular behind the housing of the headlight.
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.Alternatively, it is possible to form the cooling lines as cooling hoses or cooling tubes for guiding a cooling fluid. Within the meaning of the invention, it is thus also possible to provide an active cooling system based on a cooling fluid which is circulated through the cooling lines. In this case, an active circulation of the cooling fluid is not basically necessary, and it is also conceivable that the circulation is formed according to the principle of gravity.
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.According to a first possible embodiment of the cooling system for the headlight of the central heat sink is disposed within the housing of the headlamp. For example, the central heat sink can be arranged so that it also serves as a heat source for the light exit plate. Thus, the central heat sink, for example, the underside of the light exit plate extend over its width, and the headlamp is put into operation and heats the central heat sink, so the resulting heat can heat the light exit window from the inside of the headlamp. A defrosting or Enttauung the light exit plate can be accelerated.
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.According to another possible embodiment of the cooling system, the central cooling body is arranged outside the housing of the headlight and it is advantageously provided to pass the cooling lines through a housing wall. In this case, each of the cooling lines can be guided individually through corresponding openings in the housing wall or a common line feedthrough is provided so that all the cooling lines extend through a common opening in the housing wall of the headlight, for example through the rear wall of the housing.
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.Each of the semiconductor light sources is assigned according to a further advantageous embodiment, a separate cooling line. Thus, a ring or composite line does not have to be provided which also reaches semiconductor light sources which do not have to be cooled at all. In particular, if the cooling lines are formed by heat pipes, each of the heat pipes turns on a sense of self, as long as the semiconductor light source is put into operation and heats the evaporator side of the heatpipe.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. It shows:
Im Gehäuse
Der Zentralkühlkörper
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.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. All of the claims, the descriptions or the drawings resulting features and / or advantages, including design details, spatial arrangements and method steps may be essential to the invention both in itself and in a variety of combinations.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Scheinwerfer headlights
- 10 10
- Halbleiterlichtquelle Semiconductor light source
- 11 11
- Gehäuse casing
- 12 12
- Kühlsystem cooling system
- 13 13
- Zentralkühlkörper Central heat sink
- 14 14
- Kühlleistung cooling capacity
- 15 15
- Gehäusewand housing wall
- 16 16
- Lichtaustrittsscheibe Light output disc
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202014103329 U1 [0002] DE 202014103329 U1 [0002]
- DE 102007028301 A1 [0003] DE 102007028301 A1 [0003]
Claims (8)
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DE102015114360.7A DE102015114360A1 (en) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Headlamp with improved cooling of semiconductor light sources |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102015114360.7A DE102015114360A1 (en) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Headlamp with improved cooling of semiconductor light sources |
Publications (1)
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DE102015114360A1 true DE102015114360A1 (en) | 2017-03-02 |
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ID=58011244
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DE102015114360.7A Withdrawn DE102015114360A1 (en) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Headlamp with improved cooling of semiconductor light sources |
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DE (1) | DE102015114360A1 (en) |
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- 2015-08-28 DE DE102015114360.7A patent/DE102015114360A1/en not_active Withdrawn
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