DE102019005441A1 - Headlights for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer (2) für ein Kraftfahrzeug (1), der ein Gehäuse (3) mit einer Gehäusewandung (4) aufweist, die ein Innenvolumen (5) des Gehäuses (3) begrenzt, in dem zumindest eine lichtemittierende Diode (6) angeordnet ist. Eine erhöhte Lebensdauer und/oder eine kostengünstige Herstellung des Scheinwerfers (2) werden dadurch erreicht, dass der Scheinwerfer (2) zumindest ein Wärmeleitelement (9) aufweist, das durch die Gehäusewandung (4) geführt ist und mit einem Innenabschnitt (13) im Innenvolumen (5) und mit einem Außenabschnitt (14) außerhalb des Innenvolumens (5) angeordnet ist.The invention relates to a headlight (2) for a motor vehicle (1), which has a housing (3) with a housing wall (4) that delimits an internal volume (5) of the housing (3) in which at least one light-emitting diode ( 6) is arranged. An increased service life and / or cost-effective manufacture of the headlamp (2) is achieved in that the headlamp (2) has at least one heat-conducting element (9) which is guided through the housing wall (4) and with an inner section (13) in the inner volume (5) and with an outer section (14) outside the inner volume (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, der ein Gehäuse aufweist, in dem zumindest eine lichtemittierende Diode angeordnet ist.The present invention relates to a headlight for a motor vehicle, which has a housing in which at least one light-emitting diode is arranged.
In Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen kommen zunehmend lichtemittierende Dioden zum Einsatz. Die lichtemittierenden Dioden erzeugen im Betrieb Wärme. Gleiches gilt für die Leuchtdioden elektrisch versorgenden Steuergeräte und dergleichen. In einem Scheinwerfer sind derartige Dioden in einem Gehäuse angeordnet, das mit einem lichtdurchlässigen Abschnitt versehen ist, über den das von der Diode erzeugte Licht ausgestrahlt wird. Lichtemittierende Dioden dürfen im Betrieb eine vorgegebene Temperatur nicht überschreiten. Da es durch die Wärmeerzeugung der lichtemittierenden Dioden sowie der zugehörigen Steuergeräte und auch des zugehörigen Kraftfahrzeugs schnell zu Situationen kommen kann, in denen besagte Temperatur erreicht wird, ist es notwendig, den zugehörigen Scheinwerfer im Betrieb zu kühlen. Die wärmeerzeugenden und wärmeabstrahlenden Bestandteile führen ferner dazu, dass die Leistung der lichtemittierenden Dioden reduziert wird, um Beschädigungen der Diode zu vermeiden. Diese als Derating bezeichnete Vorgehensweise führt aber dazu, dass die lichtemittierenden Dioden die mögliche Leuchtleistung nicht erreichen.Light-emitting diodes are increasingly being used in headlights of motor vehicles. The light-emitting diodes generate heat during operation. The same applies to the light-emitting diodes that supply electrical control devices and the like. Such diodes are arranged in a headlight in a housing which is provided with a light-transmitting section, via which the light generated by the diode is emitted. Light-emitting diodes must not exceed a specified temperature during operation. Since the heat generation of the light-emitting diodes and the associated control units and also the associated motor vehicle can quickly lead to situations in which said temperature is reached, it is necessary to cool the associated headlights during operation. The heat-generating and heat-emitting components also result in the performance of the light-emitting diodes being reduced in order to avoid damage to the diode. However, this procedure, known as derating, means that the light-emitting diodes do not achieve the possible light output.
Problematisch bei lichtemittierenden Dioden ist ferner, dass diese, im Gegensatz zu Halogenlampen und Glühlampen, keine Wärmestrahlung in Form von Infrarotstrahlung abgeben, die dann über den lichtdurchlässigen Abschnitt des Gehäuses nach außen abgegeben werden kann. Somit sind weiterführende Maßnahmen erforderlich, um den Scheinwerfer und die lichtemittierenden Dioden zu kühlen.Another problem with light-emitting diodes is that, in contrast to halogen lamps and incandescent lamps, they do not emit heat radiation in the form of infrared radiation, which can then be emitted to the outside via the translucent section of the housing. Further measures are therefore required to cool the headlamp and the light-emitting diodes.
Aus der
Die
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Die
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Nachteilig bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist ihre vergleichsweise schwere Integration im Scheinwerfer.A disadvantage of solutions known from the prior art is their comparatively heavy integration in the headlight.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Kühlung und/oder verlängerte Lebensdauer des Scheinwerfers bei vereinfachter Integration auszeichnet.The present invention is therefore concerned with the task of specifying an improved or at least another embodiment for a headlamp of the type mentioned at the outset, which is characterized in particular by improved cooling and / or an extended lifespan of the headlamp with simplified integration.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by the subject matter of
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, der ein Gehäuse aufweist, in welchem zumindest eine lichtemittierende Diode angeordnet ist, zumindest ein Wärmeleitelement vorzusehen, das innenseitig in das Gehäuse eindringt und außenseitig vom Gehäuse absteht, so dass das Wärmeleitelement auch bei einer geschlossenen Ausbildung des Gehäuses zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Inneren des Gehäuses und der Umgebung des Scheinwerfers führt. Somit wird eine Kühlung des Inneren des Scheinwerfers und somit der zumindest einen lichtemittierenden Diode auf einfache und kostengünstige Weise verbessert. Zugleich ist es hierdurch möglich, die zumindest eine lichtemittierende Diode, nachfolgend auch abgekürzt als LED bezeichnet, effizienter zu betreiben und/oder Beschädigungen der zumindest einen LED zu verringern, so dass die Lebensdauer des Scheinwerfers erhöht wird.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist der Scheinwerfer das Gehäuse auf. Das Gehäuse weist eine Gehäusewandung auf, die ein Innenvolumen des Gehäuses begrenzt. In dem Innenvolumen ist die zumindest eine LED angeordnet. Das Gehäuse weise zudem zumindest einen lichtdurchlässigen Abschnitt, beispielsweise eine Abdeckung und dergleichen, auf, so dass das von der zumindest einen LED im Betrieb erzeugte Licht über den lichtdurchlässigen Abschnitt, der nachfolgend auch aus Ausstrahlabschnitt bezeichnet wird, ausgestrahlt wird. Erfindungsgemäß weist der Scheinwerfer wenigstens ein Wärmeleitelement auf, das durch die Gehäusewandung geführt ist und einen im Innenvolumen angeordneten, vorzugsweise abstehenden, Innenabschnitt sowie einen auf der vom Innenvolumen abgewandten Seite und somit außenseitig des Scheinwerfers angeordneten, vorzugsweise abstehenden, Außenabschnitt aufweist. Innenabschnitt und Außenabschnitt des jeweiligen Wärmeleitelements sind zweckmäßig unmittelbar miteinander verbunden, so dass der Innenabschnitt und der Außenabschnitt unmittelbar miteinander wärmeaustauschend verbunden sind. Insbesondere ist das jeweilige Wärmeleitelement einstückig und monolithisch ausgebildet bzw. hergestellt.The present invention is based on the general idea of providing, in a headlight for a motor vehicle, which has a housing in which at least one light-emitting diode is arranged, at least one heat-conducting element which penetrates into the housing on the inside and projects from the housing on the outside, so that the Thermally conductive element leads to a heat exchange between the interior of the housing and the surroundings of the headlamp even with a closed design of the housing. Cooling of the interior of the headlight and thus of the at least one light-emitting diode is thus improved in a simple and cost-effective manner. At the same time, this makes it possible to operate the at least one light-emitting diode, hereinafter also abbreviated as LED, more efficiently and / or to reduce damage to the at least one LED, so that the life of the headlamp is increased.
According to the inventive concept, the headlight has the housing. The housing has a housing wall that delimits an internal volume of the housing. The at least one LED is arranged in the inner volume. The housing also has at least one translucent section, for example a cover and the like, so that the light generated by the at least one LED during operation is emitted via the translucent section, which is also referred to below from the emitting section. According to the invention, the headlight has at least one heat-conducting element which is guided through the housing wall and an inner section which is arranged in the inner volume, preferably protruding, and one on the inner volume facing away and thus outside of the headlight arranged, preferably protruding, outer portion. The inner section and outer section of the respective heat-conducting element are expediently connected directly to one another, so that the inner section and the outer section are directly connected to one another in a heat-exchanging manner. In particular, the respective heat-conducting element is formed or manufactured in one piece and monolithically.
Bei dem jeweiligen Wärmeleitelement handelt es sich insbesondere um eine Kühlrippe, ein Pin oder eine Finne.The respective heat-conducting element is, in particular, a cooling fin, a pin or a fin.
Bevorzugt ist es, wenn der Innenabschnitt und/oder der Außenabschnitt des jeweiligen Wärmeleitelements freiliegen. Das heißt insbesondere, dass der Innenabschnitt des Wärmeleitelements mit dem Innenvolumen des Scheinwerfers in unmittelbaren wärmeaustauschendem Kontakt steht. Im Fall des freiliegenden Außenabschnitts bedeutet dies, dass der Außenabschnitt mit der Außenseite bzw. der Umgebung des Schweinwerfers im unmittelbaren wärmeaustauschendem Kontakt steht. Somit wird die Kühlung des Innenvolumens und somit der wenigstens einen LED verbessert.It is preferred if the inner section and / or the outer section of the respective heat-conducting element are exposed. This means in particular that the inner section of the heat-conducting element is in direct heat-exchanging contact with the inner volume of the headlight. In the case of the exposed outer section, this means that the outer section is in direct heat-exchanging contact with the outside or the surroundings of the headlamp. This improves the cooling of the inner volume and thus of the at least one LED.
Bevorzugt ist das Gehäuse geschlossen ausgebildet. Somit wird verhindert, dass Feuchtigkeit in das Innenvolumen eindringt oder die entsprechende Gefahr zumindest reduziert. In der Folge werden entsprechende Beschädigungen des Scheinwerfers, insbesondere der wenigstens einen LED zumindest reduziert, so dass die Lebensdauer des Scheinwerfers erhöht wird.The housing is preferably designed to be closed. This prevents moisture from entering the interior volume or at least reducing the corresponding risk. As a result, corresponding damage to the headlight, in particular the at least one LED, is at least reduced, so that the service life of the headlight is increased.
Der Ausstrahlabschnitt des Gehäuses kann ein von der Gehäusewandung separater und an der Gehäusewandung angebrachter Bestandteil des Gehäuses sein. Ebenso kann der Ausstrahlabschnitt Bestandteil der Gehäusewandung sein.
Vorstellbar ist es, die Gehäusewandung des Gehäuses, insbesondere außerhalb des Ausstrahlabschnitts, zumindest teilweise aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff herzustellen. Somit ist der Wärmeaustausch zwischen dem Innenvolumen und der Außenseite bzw. der Umgebung des Scheinwerfers weiter verbessert.The radiating section of the housing can be a component of the housing that is separate from the housing wall and attached to the housing wall. Likewise, the radiating section can be part of the housing wall.
It is conceivable to produce the housing wall of the housing, in particular outside the radiation section, at least partially from a thermally conductive plastic. The heat exchange between the inner volume and the outside or the surroundings of the headlamp is thus further improved.
Das zumindest eine Wärmeleitelement ist zweckmäßig zum Ausstrahlabschnitt beabstandet. Insbesondere ist das zumindest eine Wärmeleitelement dem Ausstrahlabschnitt gegenüberliegend angeordnet.The at least one heat-conducting element is expediently spaced from the radiating section. In particular, the at least one heat-conducting element is arranged opposite the radiation section.
Denkbar ist es, den Scheinwerfer mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Luftstroms innerhalb des Innenvolumens zu versehen, um innerhalb des Innenvolumens Luft zu fördern bzw. zu zirkulieren. Eine derartige Einrichtung kann insbesondere einen Lüfter und/oder einen Ventilator aufweisen.It is conceivable to provide the headlamp with a device for generating an air flow within the inner volume in order to convey or circulate air within the inner volume. Such a device can in particular have a fan and / or a fan.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Scheinwerfer zumindest zwei, besonders bevorzugt zumindest drei oder mehr, solche Wärmeleitelemente aufweist. Die Wärmeleitelemente sind vorteilhaft zueinander beabstandet, so dass auch die Innenabschnitt und die Außenabschnitte zueinander beabstandet sind. Dies führt dazu, dass der durch die beabstandete Anordnung der Abschnitte ausgebildete Spalt im Innenvolumen und/oder im Außenvolumen von Luft durchströmt werden kann, so dass ein Wärmeaustausch mit den Wärmeleitelementen verbessert ist. Dies führt zu einer verbesserten Kühlung des Scheinwerfers, insbesondere der zumindest einen LED.Embodiments are preferred in which the headlight has at least two, particularly preferably at least three or more, of such heat-conducting elements. The heat-conducting elements are advantageously spaced apart from one another, so that the inner section and the outer sections are also spaced apart. As a result, air can flow through the gap formed by the spaced arrangement of the sections in the inner volume and / or in the outer volume, so that heat exchange with the heat-conducting elements is improved. This leads to improved cooling of the headlamp, in particular the at least one LED.
Das jeweilige Wärmeleitelement ist vorteilhaft zumindest teilweise, vorzugsweise gänzlich, aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt. Insbesondere ist das jeweilige Wärmeleitelement aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Somit ist ein vorteilhafter Wärmeaustausch mit dem jeweiligen Wärmeleitelement möglich. Zudem ist der Scheinwerfer auf diese Weise gewichtsreduziert.The respective heat-conducting element is advantageously at least partially, preferably entirely, made of a metal or a metal alloy. In particular, the respective heat-conducting element is made of aluminum or an aluminum alloy. An advantageous heat exchange with the respective heat-conducting element is thus possible. In addition, the headlight is reduced in weight in this way.
Der Scheinwerfer weist zweckmäßig zumindest ein Steuergerät zur elektrischen Versorgung der wenigstens einen LED auf.The headlight expediently has at least one control device for the electrical supply of the at least one LED.
Bevorzugt ist es, wenn wenigstens eines der zumindest einen Steuergeräte außenseitig der Gehäusewandung und somit auf der vom Innenvolumen abgewandten Seite der Gehäusewandung angeordnet ist. Bevorzugt ist es, wenn das zumindest eine Wärmeleitelement zu dem Steuergerät beabstandet ist.It is preferred if at least one of the at least one control devices is arranged on the outside of the housing wall and thus on the side of the housing wall facing away from the internal volume. It is preferred if the at least one heat-conducting element is spaced apart from the control device.
Weist der Scheinwerfer zumindest zwei Wärmeleitelemente auf, so können diese zu einem Kühlkörper zusammengefasst sein. Der Kühlkörper weist neben den Wärmeleitelementen einen Verbindungssteg auf, der die Wärmeleitelemente, vorzugsweise wärmeübertragend, miteinander verbindet. Der Verbindungssteg verläuft zweckmäßig quer oder geneigt zu den Wärmeleitelementen. Die Wärmeleitelemente stehen also vom Verbindungssteg ab.If the headlight has at least two heat-conducting elements, these can be combined to form a heat sink. In addition to the heat-conducting elements, the heat sink has a connecting web which connects the heat-conducting elements to one another, preferably in a heat-transferring manner. The connecting web expediently runs transversely or inclined to the heat-conducting elements. The heat-conducting elements therefore protrude from the connecting web.
Bevorzugt ist es, wenn der Verbindungssteg aus einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, hergestellt ist.It is preferred if the connecting web is made of a metal or a metal alloy, for example aluminum or an aluminum alloy.
Vorteilhaft ist es, wenn der Verbindungssteg des Kühlkörpers das Gehäuse des Scheinwerfers teilweise bildet. Das heißt insbesondere, dass der Verbindungssteg das Innenvolumen des Scheinwerfers begrenzt. Ist der Verbindungssteg ebenfalls ein Wärmeleitelement, so kommt es hierdurch zu einer Steigerung des Wärmeaustauschs zwischen dem Innenvolumen und der Außenseite bzw. Umgebung des Scheinwerfers. Dies führt zu einer Steigerung der Kühlung des Innenvolumens und somit der zumindest einen LED.It is advantageous if the connecting web of the heat sink partially forms the housing of the headlight. This means in particular that the connecting web limits the interior volume of the headlamp. If the connecting web is also a heat-conducting element, this leads to one Increase in heat exchange between the inside volume and the outside or surroundings of the headlamp. This leads to an increase in the cooling of the inner volume and thus the at least one LED.
Die Gehäusewandung kann zumindest teilweise durch ein Gussverfahren, insbesondere durch Spritzgießen, aus einem Material, vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellt sein.The housing wall can be made at least partially by a molding process, in particular by injection molding, from a material, preferably from plastic.
Vorstellbar ist es, wenigstens eines der zumindest einen Wärmeleitelemente während des Spritzgießvorgangs einzusetzen, so dass das zumindest eine Wärmeleitelement vom Material der Gehäusewandung, insbesondere vom Kunststoff, umspritzt ist.It is conceivable to use at least one of the at least one heat-conducting elements during the injection molding process, so that the at least one heat-conducting element is encapsulated by the material of the housing wall, in particular by the plastic.
Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, für wenigstens eines der Wärmeleitelemente in der Gehäusewandung eine Aussparung vorzusehen, durch welche das Wärmeleitelement geführt ist. Bei der Aussparung kann es sich um einen in der Gehäusewandung eingebrachten Durchbruch oder Bohrung handeln. Alternativ kann es sich bei der Aussparung um eine solche handeln, die beim Spritzgießen der Gehäusewandung unmittelbar vorgesehen ist.Alternatively or additionally, it is conceivable to provide a recess for at least one of the heat-conducting elements in the housing wall, through which the heat-conducting element is guided. The cutout can be an opening or bore made in the housing wall. Alternatively, the recess can be one that is provided directly during injection molding of the housing wall.
Ist eine solche Aussparung vorgesehen, so ist das Wärmeleitelement vorzugsweise mit der Gehäusewandung verklebt. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, durch einen Wärmeeintrag den Kunststoff der Gehäusewandung derart zum Schmelzen zu bringen, dass es zwischen dem Wärmeleitelement und der Gehäusewandung zu einer Schmelzverbindung kommt.
Weist der Scheinwerfer einen Kühlkörper auf, kann dieser vom Material der Gehäusewandung umspritzt sein.If such a recess is provided, the heat-conducting element is preferably glued to the housing wall. Alternatively or additionally, it is conceivable to melt the plastic of the housing wall by introducing heat in such a way that there is a melt connection between the heat-conducting element and the housing wall.
If the headlight has a heat sink, this can be encapsulated by the material of the housing wall.
Alternativ ist es vorstellbar, den Kühlkörper nachträglich über einen abgedichteten Flansch an der Gehäusewandung anzubringen. In diesem Fall ist in der Gehäusewandung vorzugsweise eine Aussparung für den Kühlkörper vorgesehen.Alternatively, it is conceivable to subsequently attach the heat sink to the housing wall using a sealed flange. In this case, a recess for the heat sink is preferably provided in the housing wall.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:
-
1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Scheinwerfer, -
2 einen stark vereinfachten Schnitt durch den Scheinwerfer, -
3 einen stark vereinfachten Schnitt durch den Scheinwerfer bei einem anderen Ausführungsbeispiel, -
4 dieAnsicht aus 3 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
1 a side view of a motor vehicle with a headlight, -
2 a very simplified cut through the headlight, -
3 a greatly simplified section through the headlight in another embodiment, -
4 theview 3 in another embodiment.
Ein Kraftfahrzeug
Der Scheinwerfer
Das Gehäuse
Der Scheinwerfer
Die Gehäusewandung
Alternativ kann für das jeweilige Wärmeleitelement
Die
Beim in
Bei dem in
In allen gezeigten Ausführungsbeispielen liegt das jeweilige Wärmeleitelement
The respective heat-conducting element lies in all of the exemplary embodiments shown
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102007057056 A1 [0004]DE 102007057056 A1 [0004]
- DE 10255443 B4 [0004]DE 10255443 B4 [0004]
- WO 2005/116522 A1 [0005]WO 2005/116522 A1 [0005]
- CN 197002962 A [0006]CN 197002962 A [0006]
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