EP3246619A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug und verfahren zum kühlen einer beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug und verfahren zum kühlen einer beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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EP3246619A1
EP3246619A1 EP17170475.2A EP17170475A EP3246619A1 EP 3246619 A1 EP3246619 A1 EP 3246619A1 EP 17170475 A EP17170475 A EP 17170475A EP 3246619 A1 EP3246619 A1 EP 3246619A1
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EP
European Patent Office
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channel guide
guide portion
channel
lighting device
cooling
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Philipp Wunsch
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Audi AG
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Audi AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/42—Forced cooling
    • F21S45/43—Forced cooling using gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/65—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources
    • F21S41/657—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by moving light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Further, the invention also includes a motor vehicle with the lighting device according to the invention. Finally, the invention also relates to a method for cooling a lighting device for a motor vehicle.
  • headlamps for motor vehicles which comprise at least one light source and other electronic components which ensure the operability of the headlamp.
  • light-emitting diodes so-called LEDs, or lasers, in particular laser diodes
  • the thermal energy ie heat, which is emitted by the light source and the electronic components.
  • this heat In order to ensure the operability of the headlamp and so that the headlamp components are not damaged by the thermal energy, this heat must be dissipated.
  • the headlamp comprises at least one LED light source which is arranged in a housing of the headlamp. Inside the housing, a heat sink and a plurality of heat dissipation fins are further arranged. The heat sink and the heat dissipation fins are configured to receive heat from the LED light source. Between the heat sink and a back plate, a channel is formed, in which the plurality of heat dissipation fins is accommodated.
  • the headlight further includes a fan configured to convey airflow through the channel and distribute it throughout the housing.
  • the lighting device has a housing for limiting a housing interior and a ventilation system for ventilating the housing interior with a supply air opening and an exhaust air opening.
  • the ventilation system includes a fan. The fan is arranged such that by means of the fan air through the Zu Kunststoffö réelle in the housing interior is sucked in and discharged through the exhaust port of the housing interior.
  • a disadvantage of these two headlight systems is that the introduced into the headlight housing airflow is distributed throughout the housing interior to absorb the heat of the heat-generating components. Conversely, this means that all components are cooled in the same way, and thus components with higher thermal loads are not adequately cooled.
  • the object of the present invention is therefore to improve a lighting device for a motor vehicle, a motor vehicle with a lighting device and a method for cooling a lighting device.
  • the lighting device for a motor vehicle.
  • the lighting device comprises a housing which encloses a housing interior. Furthermore, the lighting device comprises a light generating unit and a cooling channel, which are arranged in the housing interior.
  • the cooling channel also has at least one first cooling channel section.
  • the invention is characterized in that the light generating unit is designed to be pivotable in the housing.
  • pivotable is meant here that the light generating unit is movably mounted.
  • the light generating unit is rotatable or tiltable about its center of gravity.
  • the lighting device may further comprise a motor, which is coupled to a control device for controlling the motor.
  • the motor may then be configured to adjust a pivot position of the light generating unit in response to a signal from the controller.
  • the pivotable design of the light generating unit has the advantage that a variable light adjustment, such as a headlight range adjustment, can be implemented in a particularly simple manner.
  • the lighting device is characterized in that the first cooling channel portion comprises a first channel guide portion and a second channel guide portion, which are associated with each other without contact.
  • the first cooling passage section is subdivided into the at least one first passage guidance section and into the at least one second passage guidance section.
  • the two channel guide sections are contactless, so without contacting each other, arranged to each other.
  • a gap is preferably formed between the first channel guide section and the second channel guide section.
  • the second channel guide section is further arranged on the pivotable light generating unit.
  • the second channel-guiding section is preferably arranged on a housing of the light-generating unit.
  • the second channel guide section may further be coupled to the housing of the light-generating unit such that a housing interior of the housing of the light-generating unit is fluidically coupled to the second channel guide section.
  • the first channel guide portion is further configured to direct a flow of a fluid to the second channel guide portion.
  • the first channel guide section is preferably arranged on a wall of the housing of the lighting device and protrudes into the housing interior.
  • the first channel guide section is arranged opposite to the second channel guide section.
  • the second channel guide section is configured to receive the fluid from the first channel guide section largely or completely in each pivot position of the light-generating unit.
  • the first and second channel guide sections are preferably coordinated with one another such that a fluid flow of the fluid from the first channel guide section in the second channel guide portion is conveyed without flowing into the housing surrounding the cooling channel interior.
  • the arrangement of the channel guide sections to each other a directed flow and thus a predetermined flow profile of the fluid flow is generated.
  • the fluid does not first absorb heat or thermal power from thermally less stressed components, but the heat of the components to be cooled or the component to be cooled. Due to the separate arrangement of the channel guide sections, the light generating unit can be pivoted and cooled at the same time.
  • a shape of the first channel guide portion and / or the second channel guide portion is funnel-shaped.
  • shape is meant a geometry or shape of the first channel guide portion and / or the second channel guide portion.
  • finnel-shaped is meant a frusto-conical hollow shape.
  • the first channel guide section and / or the second channel guide section may have the shape of a hollow truncated cone.
  • the cross section of the respective channel guide section may be formed instead of round, also rectangular or elliptical.
  • cross section is meant here a base of the respective channel guide section. For example, if the cross section has a rectangular shape, the shape of the respective channel guide portion may be the same as a hollow pyramid.
  • the first channel guide section and the second channel guide section have a shape which corresponds to one another, that is to say the same shape.
  • the first channel guide portion and the second channel guide portion have the same hollow, frusto-conical shape
  • the smaller of the two openings of the first channel guide portion may be associated with the larger of the two openings of the second channel guide portion.
  • only one of the two channel guide sections may have a funnel-shaped or frusto-conical shape.
  • the other of the two channel guide portions may be formed as a tube, so for example have a cylindrical shape.
  • the respective channel guide section can be designed as a nozzle be.
  • the fluid flow directed through the nozzle shape can be accelerated toward the component to be cooled.
  • the increased or accelerated flow velocity of the fluid flow generates or generates a negative pressure area or a negative pressure area in a transition area from the first channel guide section to the second channel guide section.
  • the negative pressure in particular causes the fluid in the cooling channel not to flow into the housing interior surrounding the cooling channel.
  • the negative pressure can cause, for example, air is sucked in from the housing interior surrounding the cooling channel.
  • an adjustment of a volume flow of the fluid flow is variable.
  • An embodiment of the invention provides that the shape of the first channel guide portion and / or the shape of the second channel guide portion is variable, wherein for varying the shape of the first channel guide portion and / or the second channel guide portion, an opening angle of the first channel guide portion and / or the second channel guide portion is adjustable.
  • opening angle is meant in particular a funnel inclination of the first funnel-shaped channel guide section and / or the second funnel-shaped channel guide section. The larger the opening angle, the lower the flow velocity. The smaller the opening angle, the greater the flow velocity.
  • An alternative or additional embodiment for adjusting the volume flow provides that a distance of the first channel guide portion to the second channel guide portion is variable.
  • the volume flow can be adjusted in stages.
  • the light generating unit has an electronic assembly which is arranged on a heat sink, wherein the heat sink is adapted to the electronic assembly to cool.
  • the heat sink is arranged in the cooling channel and can be flowed through by the first cooling channel portion of the fluid.
  • assembly is meant in particular an electronic assembly, preferably a printed circuit board or a circuit module.
  • the components on a circuit board which serves as a very flat circuit carrier, electrically and mechanically connected to a functional unit.
  • the components are preferably optical and / or electronic components.
  • at least one light-emitting means can be arranged as a component on the printed circuit board.
  • the circuit board with the bulb on the chip-on-board technology can be produced.
  • the light source can be designed, for example, as an LED or laser, in particular as a laser diode.
  • the heat-generating electronic components can be summarized and arranged on a heat sink.
  • the heat-emitting module can be isolated from the rest of the headlight. Since the heat sink is directly impinged by the fluid guide of the first cooling passage section, the cooling of the heat-generating components or the module or assembly is improved. This allows the remaining modules or heatsinks in the headlamp to maintain their normal size because the heat-emitting module is cooled by the fluid. Due to the particularly effective cooling, the module can also be made smaller, since it is flowed directly through the fluid and is not supplied by the warmer headlight housing interior temperature. Within the headlight housing, for example, temperatures of 50 ° C are present, whereas the fluid, which is obtained for example from an environment of the lighting device, has a temperature of 25 ° C. Due to the particularly effective cooling, the components of the lighting device, which are particularly sensitive to high temperatures, can be used over a significantly longer cycle or longer service life. Due to the longer operational readiness of such components, the lighting device is particularly economical.
  • the cooling channel has a second cooling channel section, wherein the cooling body is arranged in the cooling channel between the first cooling channel section and the second cooling channel section.
  • the heat sink is preferably from the first cooling passage section and the second cooling channel section surrounded or edged.
  • the assembly is arranged in particular outside of the cooling channel. Preferably, therefore, only the heat sink is located in the cooling channel.
  • the circuit board can then form, for example, a part of a wall of the cooling channel.
  • the second cooling passage section is formed like the first cooling passage section. The embodiments described above in connection with the first cooling passage section preferably also apply to the second cooling passage section.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the first channel guide section and the second channel guide section are coupled by means of a collar which is arranged in a gap between the first channel guide section and the second channel guide section.
  • the cooling channel is sealed by the sleeve relative to the housing interior surrounding the cooling channel.
  • the cuff may be formed, for example, of an elastic plastic.
  • the first channel guide section and the second channel guide section form, in particular, a closed first cooling channel section through the sleeve.
  • the first and second channel guide sections are connected to one another by the sleeve, they are still arranged to be movable relative to one another.
  • the cuff increases the stability of the first channel section.
  • the lighting device has a ventilation element which is adapted to provide air flow with air as the fluid.
  • a ventilation element which is adapted to provide air flow with air as the fluid.
  • the invention also includes a method for cooling a lighting device for a motor vehicle.
  • the lighting device comprises a pivotable light-generating unit and a cooling channel for cooling the light-generating unit.
  • the cooling channel has at least a first channel guide portion and a second channel guide portion, which are associated with each other without contact.
  • the second channel guide portion is further arranged on the pivotable light generating unit.
  • the lighting device can be realized in the manner described in a motor vehicle. Accordingly, the invention also provides a motor vehicle with an embodiment of the lighting device according to the invention.
  • the light-generating unit of the lighting device may therefore be, for example, a dipped beam and / or a high beam and / or a fog light and / or a direction indicator and / or a parking light and / or an interior lighting of the motor vehicle.
  • the motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.
  • the exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention.
  • the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention.
  • the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • FIG. 10 Shows a lighting device 10.
  • the lighting device 10 can be realized, for example, in a motor vehicle (not shown in FIG.
  • the lighting device may be a headlight and / or a rear light and / or an interior light of the motor vehicle.
  • the lighting device has a housing 12, which encloses a housing interior 14.
  • the housing 12 itself comprises a housing body 16 and a cover 18.
  • a light generating unit 20 is arranged in the housing interior 14 of the housing 12.
  • the light generating unit 20 is held in the housing interior 14 of the lighting device 10 by means of a support frame (not shown in FIG.
  • the light generating unit 20 includes a housing 22 and a light guide member 24 disposed on the housing 22 of the light generating unit 20.
  • the light guide element 24 may, for example, be a lens or a diffuser or a reflector.
  • the light guide element 24 is arranged on the housing 22 of the light generating unit 20 such that it faces the cover 18 of the housing 12 of the lighting device 10.
  • the light generating unit 20 is further made pivotable in the housing 12.
  • the light generating unit 20 may be tilted or pivoted about a center of gravity S. As a result, a pivotal position of the light generating unit 20 can be adjusted.
  • the lighting device 10 may include a motor (not shown in FIG. 1) coupled to a controller (not shown in FIG. The motor may then be configured to adjust a pivotal position of the light generating unit 20 in stages.
  • the pivotal movement of the light generating unit 20 is indicated by the arrow in the figure.
  • the different pivoting positions, depending on which direction the light-generating unit 20 is pivoted, are represented by the dashed lines.
  • the housing 22 of the light generating unit 20 itself in turn likewise includes a housing interior 26.
  • the light-generating unit 20 further comprises at least one light-emitting means 28, which is arranged on a printed circuit board 30 in the housing interior of the light-generating unit 20.
  • further electronic components (not shown in FIG. 1) can be arranged on the printed circuit board 30.
  • the at least one lighting means 28, the further electronic components and the printed circuit board 30 form an assembly which is arranged in the housing interior 26 of the light generating unit 20.
  • the at least one light-emitting means 28 is arranged on the printed circuit board 30 in such a way that radiation emitted by the light-emitting means 28 is directed onto the light-guiding element 24.
  • the printed circuit board 30 with the electronic components and the at least one light-emitting means 28 are further arranged on a heat sink 32.
  • the heat sink 32 is also arranged in the housing interior 26 of the light generating unit 20.
  • the heat sink 32 is configured to dissipate thermal energy or heat, which is emitted during operation of the lighting device 10 by the electronic components or the at least one light-emitting means 28, from the printed circuit board 30 and thereby to cool the assembly.
  • a cooling channel 34 is further arranged.
  • the cooling passage 34 in this case comprises a first cooling passage section 36 and into a second cooling passage section 38.
  • the cooling body 32 is arranged between the first cooling passage section 36 and the second cooling passage section 38. The two cooling duct sections 36, 38 thus grasp the heat sink 32.
  • the respective cooling channel sections 36, 38 are in turn divided into at least two channel guide sections.
  • the first cooling channel section 36 has a first channel guide section 40 and a second channel guide section 42.
  • the second cooling channel section 38 has a third channel guide section 44 and a fourth channel guide section 46.
  • the respective cooling channel sections 36, 38 may also have more than two channel guide sections.
  • the first channel guide section 40 is coupled to a wall of the housing 12 or of the housing base body 16.
  • the first channel guide section 40 may be connected directly to the wall of the base body 16.
  • other components of the lighting device 10 may also be arranged between the first channel guide section 40, via which the first channel guide section 40 is coupled to the wall of the housing base body 16.
  • the lighting device 10 has a ventilation element 48.
  • the venting element 48 is configured to generate a fluid flow.
  • the ventilation element 48 may be formed, for example, as a fan.
  • the first channel guide portion 40 is disposed on the vent member 48.
  • the cooling channel 34 has an inflow channel 50, which adjoins the ventilation element 48.
  • the inflow channel 50 is fluidly coupled to the first channel guide section 40.
  • the housing 12 also has an inflow opening 52. From an environment of the housing 12 of the lighting device 10, the ventilation element 48 sucks air.
  • the venting element 48 is configured to provide or generate an airflow as a fluid stream.
  • first channel guide section 40 can also be connected directly to the wall of the housing base body 16 and the ventilation element 48 can be integrated directly into the wall of the housing base body 16 in the inlet opening 52.
  • the second channel guide portion 42 is disposed on the housing 22 of the light generating unit 20.
  • a part of a wall of the second channel guide section 42 projects into the housing interior 14 of the housing 12 of the lighting device 10 and the other part of the wall of the second channel guide section 42 into the housing interior 26 of the housing 22 of the light generating unit 20.
  • the first channel guide portion 40 and the second channel guide portion 42 are arranged opposite to each other.
  • the first channel guide section 40 and the second channel guide section 42 are arranged without contact with each other.
  • a part of the first channel guide section 40 projects in regions into the second channel guide section 42.
  • the second channel guide section 42 comprises or surrounds the first channel guide section 40.
  • the first channel guide section 40 and the second channel guide section 42 are non-contact at least partially inserted into one another.
  • the first channel guide portion 40 and the second channel guide portion 42 further have a shape corresponding to each other.
  • the two channel guide portions 40, 42 are funnel-shaped or frustoconical.
  • the smaller of the two openings or inlets of the first channel guide section 40 is assigned to the larger of the two openings or inlets of the second channel guide section 42. Due to the arrangement of the two channel guide sections 40, 42 relative to each other, a gap 54 is formed between the two channel guide sections 40, 42. If the cross-sectional area of the two channel guide sections is round, the gap 54 is preferably an annular gap.
  • the funnel-shaped or frusto-conical shape of the two channel guide sections 40, 42 causes a flow profile of the fluid flow.
  • the venting element 48 sucks in air.
  • the fluid flow or air flow is accelerated toward the second channel guide section 42 by the shape of the first channel guide section 40.
  • the generated flow profile of the fluid flow creates a negative pressure area in the region of the gap 54, which prevents the air flow from escaping via the gap 54 into the housing interior 14 of the lighting device 10.
  • the negative pressure area can cause additional air from the housing interior 14 of the lighting device 10, which surrounds the cooling duct 34, to be sucked in. Overall, this can result in two air streams, which then unite in the cooling channel.
  • the fluid flow then flows directly into the second channel guide section 42 and then flows to the heat sink 32 at. From the heat sink 32, the fluid flow absorbs the thermal energy or heat and flows into the second cooling passage section 38 adjoining the first cooling passage section 36.
  • the second cooling channel section 38 has the third channel guide section 44 and the fourth channel guide section 46.
  • the third channel guide portion 44 and the fourth channel guide portion 46 are also contactlessly associated with each other and have a shape corresponding to each other.
  • the two channel guide sections - third channel guide section 44 and fourth channel guide section 46 - each have a funnel-shaped or frusto-conical shape. In this case, a part of the third channel guide section 44 protrudes into the fourth channel guide section 46 in regions.
  • the fourth channel guide section 46 comprises or surrounds the third channel guide section 44 in regions.
  • the third channel guide portion 44 and the fourth channel guide portion 46 are thus at least partially non-contact inserted into each other.
  • the arrangement of the two channel guide sections 44, 46 relative to one another between the two channel guide sections 44, 46, a further gap 56 is formed.
  • the third channel guide portion 44 is disposed on the housing 22 of the light generating unit 20. As with the second channel guide section 42, part of a wall of the third channel guide section 44 projects into the housing interior 14 of the housing 12 of the lighting device 10 and another part of the wall of the third channel guide section 44 projects into the housing interior 26 of the housing 22 of the light generating unit 20.
  • the fourth channel guide portion 46 includes an outflow 58 at. Via the outflow channel 58, the fourth channel guide section 46 is coupled or connected to the wall of the housing 12 or of the housing base body 16.
  • the third channel guide section 44, the fourth channel guide section 46 and the outflow channel 58 are fluidically coupled together.
  • the fluid flow is re-accelerated by the shape of the third channel guide section 44 and directed or conveyed into the fourth channel guide section 46.
  • a negative pressure area likewise arises in the region of the additional gap 56.
  • a kind of barrier is formed, which prevents the fluid flow can reach the housing interior 14 of the housing 12 of the lighting device 10 via the further gap 56.
  • air can also be sucked out of the housing interior 14 of the lighting device 10 here.
  • the fluid flow passes into the outflow channel 58.
  • the outflow channel 58 is coupled to an outflow opening 60, via which the fluid flow to the environment of the housing 12 of the lighting device 10 is derived.
  • a filter element 62 is arranged in or on the inflow opening 52 and / or the outflow opening 60.
  • the light generating unit 20 can be pivoted. Since the respective channel guide portions 40, 42, 44, 46 are nested, the light generating unit 20 can be pivoted or tilted only to a certain degree from a reference position. The light generating unit can be pivoted so far from the reference position until the walls of the respective channel guide portions 40, 42, 44, 46, which are associated with each other, touch.
  • the method for cooling the lighting device 10 will be discussed in more detail.
  • air is drawn in via an inlet opening 52 from the surroundings of the lighting device 10 by means of the ventilation element 48. This air flow is conveyed in the cooling channel 34 of the lighting device 10.
  • the air flow enters the first channel guide portion 40.
  • the funnel-shaped shape of the first channel guide portion 40 the air flow is accelerated downstream of the venting member 48 and is conveyed into the second channel guide portion 42. Due to the accelerated flow of the air flow, a negative pressure region is created in the transitional region in the cooling channel 34 from the first channel guide section 40 to the second channel guide section 42. This negative pressure region causes the fluid flow through the gap 54 not to flow into the housing interior 14 surrounding the cooling passage 34.
  • the size or size of the gap 54 can be adjusted by the arrangement of the first channel guide portion 40 to the second channel guide portion 42. As soon as a pivoting position of the light-generating unit 20 changes, the volume flow of the sucked air from the housing interior 14 of the lighting device 10 changes. Alternatively, the volume flow of the air, which is sucked from the housing interior 14 of the lighting device 10, also adjusted by, for example, a Trichtein Trent or an opening angle of the first channel guide portion 40 is adjusted. The opening angle of the first channel guide portion 40 can be opened so far until the walls of the first channel guide portion 40 abut or touch the walls of the second channel guide portion 42.
  • the air flow sucked in from the housing interior 14 of the lighting device 10 is to be kept low or even prevented, since the air in the housing interior 14 is warmer than the air which is sucked in from an environment of the lighting device 10.
  • the efficiency of the lighting device 10 deteriorates because the cooling capacity is reduced by the warmer air flow.
  • the moist air may be located in the housing interior 14, which causes the cover plate 18 fogged. By sucking in the air from the housing interior 14 of the lighting device 10, the moist air can be withdrawn.
  • the accelerated into the second channel guide portion 42 air flow then flows to the arranged in the cooling passage 34 heatsink 32. Thereafter, the air flow passes into the third channel guide portion 44 in which it is accelerated again by its funnel shape after the flow of the heat sink 32 and is conveyed into the fourth channel guide portion 46. Due to the analog configuration of the third 44 and the fourth channel guide portion 46 and the accelerated flow rate of the air flow, due to the funnel shape of the third channel guide portion 44, a negative pressure area is also generated in the transition region from the third 44 in the fourth channel guide portion 46. Analogous to the first 40 and second channel guide section 42, the volume flow of the air stream in the cooling channel 34 and the volume flow of the air stream, which is sucked from the housing interior 14, can also be set here. Finally, the air flow from the fourth channel guide section 46 and the outflow channel 58 adjoining the fourth channel guide section 46 returns via the outflow opening 60 to the surroundings of the lighting device 10.
  • the arrangement of the respective channel guide sections 40, 42, 44, 46 can be set individually for each cooling channel section 36, 38, ie independently of one another.
  • the thermal performance of LED headlamps is dissipated by heat sinks.
  • the heat sink is arranged directly on the electrical component to be cooled, for example, the LED.
  • the heat sink inside the headlamp can be flown by a fan.
  • the fan that creates a flow of air helps to release the heat to the environment.
  • the air exchange is realized by existing inlet ducts and outlet ducts on the spotlight housing.
  • the dissipation of the thermal power from the headlight interior is significantly dependent on the prevailing at the openings of the housing pressures, i. the negative pressure or the overpressure. These are dependent on the driving speed and do not build up when the motor vehicle is at a standstill.
  • the heatsink supports natural convection or an active fan and delivers its thermal performance, much of the thermal energy remains in the headlight housing. This increases the overall temperature in the headlight housing, which can be used among other things to defrost the cover of the headlight. In the case of components subject to high thermal loads, which emit particularly high thermal power during operation of the headlamp, however, the overall temperature in the headlamp housing increases. In order to ensure sufficient cooling, the heat sinks are to be sized larger. However, a larger sizing of the heat sink will affect the weight and volume of the headlamp. On the other hand, previous cooling concepts are usually designed so that an equal or similar maximum temperature is assumed for all electronic components.
  • the use of new electronic components leads, if given, to the fact that the permissible maximum temperatures of the individual components differ.
  • the interior temperature of the headlamp is a significant factor in the cooling of all the components of the headlamp.
  • the maximum allowable interior temperature apart from a single component, for all components, e.g. at 100 ° C. If only maximum temperature of 60 ° C were permissible for this single element, it would serve as a proviso for all other elements in the headlamp. This has massive effects on weight, volume and costs.
  • a separate ventilation circuit for this module is integrated into the headlight, which is supplied directly, possibly by an active fan, by the headlight ambient air.
  • the light module is, for example, a dipped-beam module.
  • the electronic components, such as LEDs, are hereby connected directly or by means of PCB to a heat sink.
  • the heat sink itself is then embedded in an air duct. This is connected to two vacuum areas, each at the inlet and outlet of the module air duct.
  • These negative pressure areas can be embodied, for example, in the form of funnels and, as a result of the increased flow velocity, generate a negative pressure area which draws in ambient air from the interior of the headlight.
  • the drawn-in volume flow can be varied by the dimensioning of the openings to adjacent temperature zones of the headlight from 0 percent to 100 percent.
  • the structure is chosen so that a geometric adjustment of the module is ensured by, for example, its center of gravity.
  • a device for generating a forced air flow can be installed below the light module.
  • This can be, for example, a fan.
  • This is connected via an air duct with the housing wall and guides the air flow through an installed filter element.
  • the components can also be combined in one module. This allows in combination with the vacuum module easy disassembly of the components.
  • the light module is followed by another negative pressure area, which is also able to suck in ambient air from the interior of the headlamp.
  • This is followed by an air duct, which is connected to the housing wall and discharges the heated exhaust air from the headlight via a filter element.
  • Modules or assemblies characterized by high thermal performance do not contribute to the overall heat balance in the headlamp. This has a positive influence on the dimensioning of all heatsinks in the headlight (volume, cost and weight).
  • Thedeigenvalue structure of the air ducts allows the pivoting of the module, eg. To implement a headlamp leveling.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Beleuchtungsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug. Dabei umfasst die Beleuchtungsvorrichtung (10) ein Gehäuse (12), welches einen Gehäuseinnenraum (14) einschließt. Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung (10) eine Lichterzeugungseinheit (20) und einen Kühlkanal (34), welche in dem Gehäuseinnenraum (14) angeordnet sind, wobei der Kühlkanal (32) zumindest einen ersten Kühlkanalabschnitt (36) aufweist. Die Lichterzeugungseinheit (20) ist in dem Gehäuse (12) schwenkbar ausgeführt ist. Darüber hinaus umfasst der erste Kühlkanalabschnitt (36) einen ersten Kanalführungsabschnitt (40) und einen zweiten Kanalführungsabschnitt (42) umfasst, welche berührungslos einander zugeordnet sind. Der zweite Kanalführungsabschnitt (42) ist dabei an der schwenkbaren Lichterzeugungseinheit (20) angeordnet ist. Der erste Kanalführungsabschnitt (40) ist dazu eingerichtet, eine Strömung eines Fluids auf den zweiten Kanalführungsabschnitt (42) zu richten. Der zweite Kanalführungsabschnitt (42) dazu eingerichtet ist in jeder Schwenklage der Lichterzeugungseinheit (20), das Fluid von dem ersten Kanalführungsabschnitt (40) größtenteils oder vollständig aufzunehmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Kühlen einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik sind Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bekannt, welche zumindest eine Lichtquelle und weitere elektronische Bauteile, welche die Betriebsfähigkeit des Scheinwerfers gewährleisten, umfassen. Als Lichtquelle können beispielsweise Leuchtdioden, sogenannte LEDs, oder Laser, insbesondere Laserdioden, verwendet werden. Im Betrieb des Scheinwerfers entsteht thermische Energie, also Wärme, welche von der Lichtquelle und den elektronischen Bauteilen abgegeben wird. Um die Betriebsfähigkeit des Scheinwerfers zu gewährleisten und damit die Scheinwerferkomponenten nicht durch die thermische Energie beschädigt werden, muss diese Wärme abgeführt werden.
  • Dazu schlägt die US 8 337 063 B2 beispielsweise einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug vor. Der Scheinwerfer umfasst zumindest eine LED-Lichtquelle, welche in einem Gehäuse des Scheinwerfers angeordnet ist. Im Inneren des Gehäuses sind ferner ein Kühlkörper und eine Vielzahl von Wärmeableitungsrippen angeordnet. Der Kühlkörper und die Wärmeableitungsrippen sind dazu ausgebildet, Wärme von der LED-Lichtquelle aufzunehmen. Zwischen dem Kühlkörper und einer Rückenplatte ist ein Kanal ausgebildet, in dem die Vielzahl von Wärmeableitungsrippen aufgenommen ist. Der Scheinwerfer umfasst ferner einen Lüfter, welcher dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom durch den Kanal zu fördern und im Gehäuse zu verteilen.
  • Aus der DE 10 2013 218 327 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Beleuchtungseinrichtung weist ein Gehäuse zur Begrenzung eines Gehäuseinnenraums und ein Belüftungssystem zur Belüftung des Gehäuseinnenraums mit einer Zuluftöffnung und einer Abluftöffnung auf. Zur Bereitstellung einer zuverlässigen Belüftung umfasst das Belüftungssystem einen Lüfter. Der Lüfter ist dabei derart angeordnet, dass mittels des Lüfters Luft durch die Zuluftöffnung in den Gehäuseinnenraum einsaugbar und durch die Abluftöffnung aus dem Gehäuseinnenraum ausstoßbar ist.
  • Nachteilig an diesen beiden Scheinwerfersystemen ist, dass der in das Scheinwerfergehäuse eingeführte Luftstrom sich im gesamten Gehäuseinnenraum verteilt, um die Wärme der wärmeerzeugenden Bauteile aufzunehmen. Das heißt im Umkehrschluss, dass alle Bauteile auf die gleiche Art und Weise gekühlt werden und dadurch stärker wärmebelastete Bauteile nicht ausreichend gekühlt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungseinrichtung und ein Verfahren zum Kühlen einer Beleuchtungsvorrichtung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum einschließt. Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichterzeugungseinheit und einen Kühlkanal, welche in dem Gehäuseinnenraum angeordnet sind. Der Kühlkanal weist ferner zumindest einen ersten Kühlkanalabschnitt auf.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichterzeugungseinheit in dem Gehäuse schwenkbar ausgeführt ist. Mit "schwenkbar" ist hier gemeint, dass die Lichterzeugungseinheit bewegbar gelagert ist. Zum Beispiel ist die Lichterzeugungseinheit um ihren Schwerpunkt drehbar oder kippbar ausgeführt. Zum Schwenken der Lichterzeugungseinheit kann die Beleuchtungsvorrichtung ferner einen Motor aufweisen, welcher mit einer Steuereinrichtung zum Steuern des Motors gekoppelt ist. Der Motor kann dann dazu eingerichtet sein, eine Schwenklage der Lichterzeugungseinheit in Abhängigkeit von einem Signal der Steuereinrichtung einzustellen. Die schwenkbare Ausführung der Lichterzeugungseinheit hat den Vorteil, dass eine variable Lichteinstellung, wie beispielsweise eine Leuchtweitenregulierung, auf besonders einfache Art und Weise umgesetzt werden kann.
  • Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung dadurch aus, dass der erste Kühlkanalabschnitt einen ersten Kanalführungsabschnitt und einen zweiten Kanalführungsabschnitt umfasst, welche berührungslos einander zugeordnet sind. Mit anderen Worten ist der erste Kühlkanalabschnitt unterteilt in den zumindest einen ersten Kanalführungsabschnitt und in den zumindest einen zweiten Kanalführungsabschnitt. Die beiden Kanalführungsabschnitte sind dabei berührungslos, also ohne sich zu kontaktieren, zueinander angeordnet. Dadurch ist bevorzugt zwischen dem ersten Kanalführungsabschnitt und dem zweiten Kanalführungsabschnitt ein Spalt ausgebildet.
  • Der zweite Kanalführungsabschnitt ist darüber hinaus an der schwenkbaren Lichterzeugungseinheit angeordnet. Bevorzugt ist der zweite Kanalführungsabschnitt dabei an einem Gehäuse der Lichterzeugungseinheit angeordnet. Der zweite Kanalführungsabschnitt kann ferner derart mit dem Gehäuse der Lichterzeugungseinheit gekoppelt sein, dass ein Gehäuseinnenraum des Gehäuses der Lichterzeugungseinheit fluidisch mit dem zweiten Kanalführungsabschnitt gekoppelt ist. Der erste Kanalführungsabschnitt ist ferner dazu eingerichtet, eine Strömung eines Fluids auf den zweiten Kanalführungsabschnitt zu richten. Bevorzugt ist der erste Kanalführungsabschnitt dazu an einer Wandung des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet und ragt in den Gehäuseinnenraum hinein. Besonders bevorzugt ist der erste Kanalführungsabschnitt gegenüber dem zweiten Kanalführungsabschnitt angeordnet.
  • Der zweite Kanalführungsabschnitt ist dazu eingerichtet, in jeder Schwenklage der Lichterzeugungseinheit das Fluid von dem ersten Kanalführungsabschnitt größtenteils oder vollständig aufzunehmen. Der erste und der zweite Kanalführungsabschnitt sind dabei bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass eine Fluidströmung des Fluids von dem ersten Kanalführungsabschnitt in den zweiten Kanalführungsabschnitt förderbar ist, ohne in den den Kühlkanal umgebenden Gehäuseinnenraum zu strömen. Durch die Anordnung der Kanalführungsabschnitte zueinander wird eine gerichtete Strömung und damit ein vorbestimmtes Strömungsprofil des Fluidstroms erzeugt. Durch die gerichtete Strömungsführung des Fluids, welche durch die Kanalführungsabschnitte bewirkt wird, werden die zu kühlenden Bauteile der Beleuchtungsvorrichtung direkt angeströmt. Das Fluid nimmt nicht erst Wärme oder thermische Leistung thermisch weniger belasteter Bauteile auf, sondern die Wärme der zu kühlenden Bauteile oder des zu kühlenden Bauteils. Durch die getrennte Anordnung der Kanalführungsabschnitte kann die Lichterzeugungseinheit geschwenkt und gleichzeitig gekühlt werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Form des ersten Kanalführungsabschnitts und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts trichterförmig ausgebildet ist. Mit "Form" ist hier eine Geometrie oder Gestalt des ersten Kanalführungsabschnitts und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts gemeint. Mit "trichterförmig" ist eine kegelstumpfförmige hohle Form gemeint. Mit anderen Worten können der erste Kanalführungsabschnitt und/oder der zweite Kanalführungsabschnitt die Form eines hohlen Kegelstumpfs aufweisen. Alternativ kann der Querschnitt des jeweiligen Kanalführungsabschnitts anstelle rund, auch rechteckig oder elliptisch ausgebildet sein. Mit Querschnitt ist hier eine Grundfläche des jeweiligen Kanalführungsabschnitts gemeint. Hat der Querschnitt beispielsweise eine rechteckige Form so kann die Form des jeweiligen Kanalführungsabschnitts einer hohlen Pyramide gleichen.
  • Besonders bevorzugt weisen der erste Kanalführungsabschnitt und der zweite Kanalführungsabschnitt eine einander korrespondierende, also gleiche, Form auf. Weisen beispielsweise der erste Kanalführungsabschnitt und der zweite Kanalführungsabschnitt die gleiche hohle, kegelstumpfförmige Form auf, so kann die kleinere der beiden Öffnungen des ersten Kanalführungsabschnitts der größeren der beiden Öffnungen des zweiten Kanalführungsabschnitts zugeordnet sein. Alternativ kann auch nur einer der beiden Kanalführungsabschnitte eine trichterförmige oder kegelstumpfförmige Form aufweisen. Der andere der beiden Kanalführungsabschnitte kann als Rohr ausgebildet sein, also beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen.
  • Durch die trichterförmige Form zumindest eines der beiden Kanalführungsabschnitte kann der jeweilige Kanalführungsabschnitt als Düse ausgebildet sein. Dadurch kann die durch die Düsenform gerichtete Fluidströmung auf das zu kühlende Bauteil hin beschleunigt werden. Die erhöhte oder beschleunigte Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung erzeugt oder generiert in einem Übergangsbereich von dem ersten Kanalführungsabschnitt zu dem zweiten Kanalführungsabschnitt ein Unterdruckgebiet oder einen Unterdruckbereich. Mit anderen Worten herrscht in dem Übergangsbereich im Kühlkanal ein Unterdruck. Da die beiden Kanalführungsabschnitte beabstandet zueinander angeordnet sind, bewirkt der Unterdruck insbesondere, dass das Fluid im Kühlkanal nicht in den den Kühlkanal umgebenden Gehäuseinnenraum strömt. Zudem kann der Unterdruck bewirken, dass beispielsweise Luft aus dem den Kühlkanal umgebenden Gehäuseinnenraum angesaugt wird.
  • Durch eine Auslegung des ersten und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts ist eine Einstellung eines Volumenstroms des Fluidstroms variierbar. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht dazu vor, dass die Form des ersten Kanalführungsabschnitts und/oder die Form des zweiten Kanalführungsabschnitts variierbar ist, wobei zum Variieren der Form des ersten Kanalführungsabschnitts und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts ein Öffnungswinkel des ersten Kanalführungsabschnitts und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts einstellbar ist. Mit Öffnungswinkel ist insbesondere eine Trichterneigung des ersten trichterförmigen Kanalführungsabschnitts und/oder des zweiten trichterförmigen Kanalführungsabschnitts gemeint. Je größer der Öffnungswinkel ist, desto geringer ist die Strömungsgeschwindigkeit. Je kleiner der Öffnungswinkel ist, desto größer ist die Strömungsgeschwindigkeit.
  • Eine alternative oder zusätzliche Ausführungsform zum Einstellen des Volumenstroms sieht vor, dass ein Abstand des ersten Kanalführungsabschnitts zum zweiten Kanalführungsabschnitts veränderbar ist. Insbesondere kann der Volumenstrom stufenweise angepasst werden. Durch diese beiden Ausführungsformen lässt sich auf besonders einfache Art und Weise ein Volumenstrom des Fluids einstellen. Der Fluidstrom beziehungsweise Volumenstrom des Fluids kann dabei in Abhängigkeit von einem Kühlbedarf angepasst werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lichterzeugungseinheit eine elektronische Baugruppe aufweist, welche an einem Kühlkörper angeordnet ist, wobei der Kühlkörper dazu eingerichtet ist, die elektronische Baugruppe zu kühlen. Dazu ist der Kühlkörper in dem Kühlkanal angeordnet und durch den ersten Kühlkanalabschnitt von dem Fluid anströmbar. Mit "Baugruppe" ist insbesondere eine elektronische Baugruppe, bevorzugt eine Flachbaugruppe oder ein Schaltungsmodul gemeint. Bei der Baugruppe sind die Bauelemente an einer Leiterplatte, die als ein sehr flacher Schaltungsträger dient, zu einer funktionsfähigen Einheit elektrisch und mechanisch verbunden. Bei den Bauelementen handelt es sich bevorzugt um optische und/oder elektronische Bauteile. Beispielsweise kann an der Leiterplatte zumindest ein Leuchtmittel als Bauelement angeordnet sein. Beispielsweise kann die Leiterplatte mit dem Leuchtmittel nach der Chip-on-Board Technologie (kurz COB-Technologie, deutsch Nacktchipmontage) hergestellt werden. Das Leuchtmittel kann beispielsweise als LED oder Laser, insbesondere als Laserdiode, ausgebildet sein. Durch die Ausbildung einer Baugruppe können die wärmeerzeugenden elektronischen Bauteile zusammengefasst sein und an einen Kühlkörper angeordnet werden.
  • Durch die Zusammenfassung als Baugruppe oder als Modul kann das hitzeabgebend Modul vom übrigen Scheinwerfer isoliert werden. Da der Kühlkörper durch die Fluidführung des ersten Kühlkanalabschnitts direkt angeströmt wird, wird die Kühlung der wärmeerzeugenden Bauteile beziehungsweise des Moduls oder der Baugruppe verbessert. Dadurch können die übrigen Module oder Kühlkörper im Scheinwerfer ihre normale Größe beibehalten, da das hitzeabgebende Modul durch das Fluid gekühlt wird. Durch die besonders effektive Kühlung kann das Modul auch kleiner ausgeführt werden, da es direkt durch das Fluidangeströmt wird und nicht von der wärmeren Scheinwerfergehäuseinnentemperatur versorgt wird. Innerhalb des Scheinwerfergehäuses liegen beispielsweise Temperaturen von 50 °C vor, wohingegen das Fluid, welches beispielsweise aus einer Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung bezogen wird, eine Temperatur von 25°C aufweist. Durch die besonders effektive Kühlung können die Bauteile der Beleuchtungsvorrichtung, die besonders empfindlich gegenüber hohen Temperaturen sind, über einen deutlich längeren Zyklus beziehungsweise längere Betriebsdauer eingesetzt werden. Durch die längere Einsatzbereitschaft derartiger Bauteile ist die Beleuchtungsvorrichtung besonders wirtschaftlich.
  • In vorteilhafter Weise weist der Kühlkanal einen zweiten Kühlkanalabschnitt auf, wobei der Kühlkörper in dem Kühlkanal zwischen dem ersten Kühlkanalabschnitt und dem zweiten Kühlkanalabschnitt angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Kühlkörper bevorzugt von dem ersten Kühlkanalabschnitt und dem zweiten Kühlkanalabschnitt umgeben oder eingefasst. Die Baugruppe ist dabei insbesondere außerhalb des Kühlkanals angeordnet. Bevorzugt befindet sich also nur der Kühlkörper im Kühlkanal. Die Leiterplatte kann dann beispielsweise einen Teil einer Wandung des Kühlkanals ausbilden. In vorteilhafter Weise ist der zweite Kühlkanalabschnitt wie der erste Kühlkanalabschnitt ausgebildet. Die zuvor im Zusammenhang mit dem ersten Kühlkanalabschnitt beschriebenen Ausführungsformen gelten bevorzugt auch für den zweiten Kühlkanalabschnitt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Kanalführungsabschnitt und der zweite Kanalführungsabschnitt mittels einer Manschette gekoppelt sind, welche in einem Spalt zwischen dem ersten Kanalführungsabschnitt und dem zweiten Kanalführungsabschnitt angeordnet ist. Dabei ist der Kühlkanal durch die Manschette gegenüber dem den Kühlkanal umgebenden Gehäuseinnenraum abgedichtet. Die Manschette kann beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff gebildet sein. Der erste Kanalführungsabschnitt und der zweite Kanalführungsabschnitt bilden durch die Manschette insbesondere einen geschlossenen ersten Kühlkanalabschnitt. Durch die Manschette sind der erste und der zweite Kanalführungsabschnitt zwar miteinander verbunden, aber weiterhin zueinander bewegbar angeordnet. Durch die Manschette wird die Stabilität des ersten Kanalabschnitts erhöht.
  • In vorteilhafter Weise weist die Beleuchtungsvorrichtung ein Belüftungselement auf, welches dazu eingerichtet ist, mit Luft als Fluid einen Luftstrom bereitzustellen. Durch den Lüfter kann auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise ein Fluidstrom bereitgestellt werden.
  • Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Kühlen einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Dabei umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine schwenkbare Lichterzeugungseinheit und einen Kühlkanal zum Kühlen der Lichterzeugungseinheit. Der Kühlkanal weist dabei zumindest einen ersten Kanalführungsabschnitt und einen zweiten Kanalführungsabschnitt auf, welche einander berührungslos zugeordnet sind. Der zweite Kanalführungsabschnitt ist ferner an der schwenkbaren Lichterzeugungseinheit angeordnet. Bei dem Verfahren zum Kühlen der Beleuchtungsvorrichtung wird ein Fluid in einem Fluidstrom von dem ersten Kanalführungsabschnitts in den zweiten Kanalführungsabschnitt mittels des ersten Kanalführungsabschnitts gefördert. Schließlich wird ein Großteil des Fluidstroms oder der vollständige Fluidstrom mittels des zweiten Kanalführungsabschnitts in jeder Schwenklage der Lichterzeugungseinheit aufgenommen.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung kann in der beschriebenen Weise in einem Kraftfahrzeug realisiert sein. Entsprechend sieht die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung vor. Bei der Lichterzeugungseinheit der Beleuchtungsvorrichtung kann es sich also beispielsweise um ein Abblendlicht und/oder um ein Fernlicht und/oder um einen Nebelscheinwerfer und/oder um einen Fahrtrichtungsanzeiger und/oder um ein Standlicht und/oder um eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs handeln. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
  • Die für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
  • Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine Beleuchtungsvorrichtung 10. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug (in Fig. nicht gezeigt) realisiert sein. Beispielsweise kann es sich bei der Beleuchtungsvorrichtung um einen Scheinwerfer und/oder um eine Heckleuchte und/oder um eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs handeln.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein Gehäuse 12 auf, welches einen Gehäuseinnenraum 14 einschließt. Das Gehäuse 12 selbst umfasst einen Gehäusegrundkörper 16 und eine Abdeckscheibe 18. In dem Gehäuseinnenraum 14 des Gehäuses 12 ist eine Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet.
  • Die Lichterzeugungseinheit 20 ist mittels eines Tragrahmens (in Fig. nicht gezeigt) in dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 gehalten. Die Lichterzeugungseinheit 20 umfasst ein Gehäuse 22 und ein Lichtführungselement 24, welches an dem Gehäuse 22 der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet ist. Bei dem Lichtführungselement 24 kann es sich beispielsweise um eine Linse oder um einen Diffusor oder um einen Reflektor handeln. Das Lichtführungselement 24 ist derart an dem Gehäuse 22 der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet, dass es der Abdeckscheibe 18 des Gehäuses 12 der Beleuchtungsvorrichtung 10 zugewandt ist.
  • Die Lichterzeugungseinheit 20 ist ferner in dem Gehäuse 12 schwenkbar ausgeführt. Die Lichterzeugungseinheit 20 kann um einen Schwerpunkt S gekippt oder geschwenkt werden. Dadurch lässt sich eine Schwenklage der Lichterzeugungseinheit 20 einstellen. Zum Schwenken der Lichterzeugungseinheit 20 kann die Beleuchtungsvorrichtung 10 einen Motor (in Fig. nicht gezeigt) aufweisen, welcher mit einer Steuereinrichtung (in Fig. nicht gezeigt) gekoppelt ist. Der Motor kann dann dazu eingerichtet sein, eine Schwenklage der Lichterzeugungseinheit 20 stufenweise einzustellen. Die Schwenkbewegung der Lichterzeugungseinheit 20 ist durch den Pfeil in der Figur angedeutet. Die unterschiedlichen Schwenklagen, je nachdem in welche Richtung die Lichterzeugungseinheit 20 verschwenkt wird, sind durch die gestrichelten Linien dargestellt.
  • Das Gehäuse 22 der Lichterzeugungseinheit 20 selbst schließt wiederum ebenfalls einen Gehäuseinnenraum 26 ein. Die Lichterzeugungseinheit 20 umfasst ferner zumindest ein Leuchtmittel 28, welches an einer Leiterplatte 30 in dem Gehäuseinnenraum der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet ist. An der Leiterplatte 30 können neben dem zumindest einen Leuchtmittel 28 noch weitere elektronische Komponenten (in Fig. nicht gezeigt) angeordnet sein. Damit können das zumindest eine Leuchtmittel 28, die weiteren elektronischen Komponenten und die Leiterplatte 30 eine Baugruppe bilden, welche in dem Gehäuseinnenraum 26 der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet ist. Das zumindest eine Leuchtmittel 28 ist derart an der Leiterplatte 30 angeordnet, dass eine Strahlung, die von dem Leuchtmittel 28 ausgegeben wird, auf das Lichtführungselement 24 gerichtet ist.
  • Die Leiterplatte 30 mit den elektronischen Komponenten und dem zumindest einen Leuchtmittel 28 sind ferner an einem Kühlkörper 32 angeordnet. Der Kühlkörper 32 ist ebenfalls in dem Gehäuseinnenraum 26 der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet. Der Kühlkörper 32 ist dazu ausgebildet, thermische Energie oder Wärme, welche im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 10 durch die elektronischen Komponenten oder das zumindest eine Leuchtmittel 28 abgegeben wird, von der Leiterplatte 30 abzuleiten und dadurch die Baugruppe zu kühlen.
  • In dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 ist ferner ein Kühlkanal 34 angeordnet. Der Kühlkanal 34 umfasst dabei einen ersten Kühlkanalabschnitt 36 und in einen zweiten Kühlkanalabschnitt 38. Der Kühlkörper 32 ist zwischen dem ersten Kühlkanalabschnitt 36 und dem zweiten Kühlkanalabschnitt 38 angeordnet. Die beiden Kühlkanalabschnitte 36, 38 fassen also den Kühlkörper 32 ein.
  • Die jeweiligen Kühlkanalabschnitte 36, 38 sind wiederum in zumindest zwei Kanalführungsabschnitte unterteilt. Der erste Kühlkanalabschnitt 36 weist dabei einen ersten Kanalführungsabschnitt 40 und einen zweiten Kanalführungsabschnitt 42 auf. Der zweite Kühlkanalabschnitt 38 weist einen dritten Kanalführungsabschnitt 44 und einen vierten Kanalführungsabschnitt 46 auf. Alternativ können die jeweiligen Kühlkanalabschnitte 36, 38 auch mehr als zwei Kanalführungsabschnitte aufweisen.
  • Beim ersten Kühlkanalabschnitt 36 ist der erste Kanalführungsabschnitt 40 mit einer Wandung des Gehäuses 12 oder des Gehäusegrundkörpers 16 gekoppelt. Dabei kann der erste Kanalführungsabschnitt 40 direkt mit der Wandung des Grundkörpers 16 verbunden sein. Alternativ, wie es in der Figur gezeigt ist, können aber auch zwischen dem ersten Kanalführungsabschnitt 40 noch weitere Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung 10 angeordnet sein, über welche der erste Kanalführungsabschnitt 40 mit der Wandung des Gehäusegrundkörpers 16 gekoppelt ist.
  • Wie in der Figur gezeigt ist, weist die Beleuchtungsvorrichtung 10 ein Belüftungselement 48 auf. Das Belüftungselement 48 ist dazu eingerichtet, einen Fluidstrom zu erzeugen. Das Belüftungselement 48 kann beispielsweise als Lüfter ausgebildet sein.
  • Der erste Kanalführungsabschnitt 40 ist an dem Belüftungselement 48 angeordnet. Wie in der Figur ferner gezeigt ist, weist der Kühlkanal 34 einen Einströmkanal 50 auf, welcher an das Belüftungselement 48 angrenzt. Der Einströmkanal 50 ist dabei fluidisch mit dem ersten Kanalführungsabschnitt 40 gekoppelt. Das Gehäuse 12 weist ferner eine Einströmöffnung 52 auf. Aus einer Umgebung des Gehäuses 12 der Beleuchtungsvorrichtung 10 saugt das Belüftungselement 48 Luft an. Das Belüftungselement 48 ist dazu eingerichtet, einen Luftstrom als Fluidstrom bereitzustellen oder zu erzeugen.
  • Alternativ kann der erste Kanalführungsabschnitt 40 auch direkt mit der Wandung des Gehäusegrundkörpers 16 verbunden sein und das Belüftungselement 48 kann in der Einströmöffnung 52 direkt in die Wandung des Gehäusegrundkörpers 16 integriert sein.
  • Der angesaugte Luftstrom gelangt über die Einströmöffnung 52 in den Einströmkanal 50. Anschließend passiert der Luftstrom das Belüftungselement 48. Danach gelangt der Luftstrom in den ersten Kanalführungsabschnitt 40 und von dem ersten Kanalführungsabschnitt 40 in den zweiten Kanalführungsabschnitt 42. Die Strömung des Fluidstroms ist durch die Pfeile in der Figur verdeutlicht.
  • Der zweite Kanalführungsabschnitt 42 ist am Gehäuse 22 der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet. Dabei ragt ein Teil einer Wandung des zweiten Kanalführungsabschnitts 42 in den Gehäuseinnenraum 14 des Gehäuses 12 der Beleuchtungsvorrichtung 10 und der andere Teil der Wandung des zweiten Kanalführungsabschnitts 42 in den Gehäuseinnenraum 26 des Gehäuses 22 der Lichterzeugungseinheit 20.
  • Der erste Kanalführungsabschnitt 40 und der zweite Kanalführungsabschnitt 42 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Der erste Kanalführungsabschnitt 40 und der zweite Kanalführungsabschnitt 42 sind dabei berührungslos zueinander angeordnet. Dabei ragt ein Teil des ersten Kanalführungsabschnitts 40 bereichsweise in den zweiten Kanalführungsabschnitt 42 hinein. Der zweite Kanalführungsabschnitt 42 umfasst oder umrandet den ersten Kanalführungsabschnitt 40. Der erste Kanalführungsabschnitt 40 und der zweite Kanalführungsabschnitt 42 sind berührungslos zumindest teilweise ineinander gesteckt.
  • Der erste Kanalführungsabschnitt 40 und der zweite Kanalführungsabschnitt 42 weisen ferner eine einander korrespondierende Form auf. Die beiden Kanalführungsabschnitte 40, 42 sind dabei trichterförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet. Die kleinere der beiden Öffnungen oder Einlässe des ersten Kanalführungsabschnitts 40 ist dabei der größeren der beiden Öffnungen oder Einlässe des zweiten Kanalführungsabschnitts 42 zugeordnet. Durch die Anordnung der beiden Kanalführungsabschnitte 40, 42 zueinander ist zwischen den beiden Kanalführungsabschnitten 40, 42 ein Spalt 54 ausgebildet. Ist die Querschnittsfläche der beiden Kanalführungsabschnitte rund, so handelt es sich bei dem Spalt 54 bevorzugt um einen Ringspalt.
  • Die trichterförmige oder kegelstumpfförmige Form der beiden Kanalführungsabschnitte 40, 42 bewirkt ein Strömungsprofil des Fluidstroms. Das Belüftungselement 48 saugt Luft an. Im ersten Kanalführungsabschnitt 40 wird der Fluidstrom beziehungsweise Luftstrom durch die Form des ersten Kanalführungsabschnitts 40 zum zweiten Kanalführungsabschnitt 42 hin beschleunigt. Durch das erzeugte Strömungsprofil des Fluidstroms entsteht im Bereich des Spalts 54 ein Unterdruckgebiet, welches verhindert, dass der Luftström über den Spalt 54 in den Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 entweichen kann. Zudem kann das Unterdruckgebiet bewirken, dass zusätzlich Luft aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10, welches den Kühlkanal 34 umgibt, angesaugt wird. Insgesamt können sich dadurch zwei Luftströme ergeben, die sich dann im Kühlkanal vereinen. Der Fluidström strömt dann direkt in den zweiten Kanalführungsabschnitt 42 und strömt anschließend den Kühlkörper 32 an. Vom Kühlkörper 32 nimmt der Fluidstrom die thermische Energie oder Wärme auf und strömt in den an den ersten Kühlkanalabschnitt 36 angrenzenden zweiten Kühlkanalabschnitt 38.
  • Der zweite Kühlkanalabschnitt 38 weist, wie oben bereits erläutert, den dritten Kanalführungsabschnitt 44 und den vierten Kanalführungsabschnitt 46 auf. Wie der erste Kanalführungsabschnitt 40 und der zweite Kanalführungsabschnitt 42 sind auch der dritte Kanalführungsabschnitt 44 und der vierte Kanalführungsabschnitt 46 berührungslos einander zugeordnet und weisen eine einander korrespondierende Form auf. Die beiden Kanalführungsabschnitte - dritter Kanalführungsabschnitt 44 und vierter Kanalführungsabschnitt 46 - weisen jeweils eine trichterförmige beziehungsweise kegelstumpfförmige Form auf. Dabei ragt ein Teil des dritten Kanalführungsabschnitts 44 bereichsweise in den vierten Kanalführungsabschnitt 46 hinein.
  • Der vierte Kanalführungsabschnitt 46 umfasst oder umrandet den dritten Kanalführungsabschnitt 44 bereichsweise. Der dritte Kanalführungsabschnitt 44 und der vierte Kanalführungsabschnitt 46 sind also berührungslos zumindest teilweise ineinander gesteckt. Durch die Anordnung der beiden Kanalführungsabschnitte 44, 46 zueinander ist zwischen den beiden Kanalführungsabschnitten 44, 46 ein weiterer Spalt 56 ausgebildet.
  • Der dritte Kanalführungsabschnitt 44 ist, wie der zweite Kanalführungsabschnitt 42, an dem Gehäuse 22 der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet. Wie auch bei dem zweiten Kanalführungsabschnitt 42 ragt ein Teil einer Wandung des dritten Kanalführungsabschnitts 44 in den Gehäuseinnenraum 14 des Gehäuses 12 der Beleuchtungsvorrichtung 10 und ein anderer Teil der Wandung des dritten Kanalführungsabschnitts 44 in den Gehäuseinnenraum 26 des Gehäuses 22 der Lichterzeugungseinheit 20.
  • An den vierten Kanalführungsabschnitt 46 schließt ein Ausströmkanal 58 an. Über den Ausströmkanal 58 ist der vierte Kanalführungsabschnitt 46 mit der Wandung des Gehäuses 12 oder des Gehäusegrundkörpers 16 gekoppelt oder verbunden. Der dritte Kanalführungsabschnitt 44, der vierte Kanalführungsabschnitt 46 und der Ausströmkanal 58 sind fluidisch miteinander gekoppelt. Der Fluidstrom wird durch die Form des dritten Kanalführungsabschnitts 44 erneut beschleunigt und in den vierten Kanalführungsabschnitt 46 geleitet oder gefördert. Durch die Beschleunigung beziehungsweise das Strömungsprofil des Fluidstroms entsteht im Bereich des weiteren Spalts 56 ebenfalls ein Unterdruckgebiet. Durch das Unterdruckgebiet wird eine Art Barriere ausgebildet, welche verhindert, dass der Fluidström über den weiteren Spalt 56 in den Gehäuseinnenraum 14 des Gehäuses 12 der Beleuchtungsvorrichtung 10 gelangen kann. Zudem kann auch hier Luft aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 angesaugt werden. Von dem vierten Kanalführungsabschnitt 46 gelangt der Fluidstrom in den Ausströmkanal 58. Der Ausströmkanal 58 ist mit einer Ausströmöffnung 60 gekoppelt, über welche der Fluidstrom an die Umgebung des Gehäuses 12 der Beleuchtungsvorrichtung 10 abgeleitet wird.
  • Damit kein Staub oder Feuchtigkeit in den Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 mittels des Fluidstroms gelangen kann, ist in oder an der Einströmöffnung 52 und/oder der Ausströmöffnung 60 ein Filterelement 62 angeordnet.
  • Wie bereits erläutert, kann die Lichterzeugungseinheit 20 geschwenkt werden. Da die jeweiligen Kanalführungsabschnitte 40, 42, 44, 46 ineinander gesteckt sind, kann die Lichterzeugungseinheit 20 nur bis zu einem bestimmten Grad aus einer Referenzposition verschwenkt oder gekippt werden. Die Lichterzeugungseinheit kann soweit aus der Referenzposition geschwenkt werden, bis sich die Wandungen der jeweiligen Kanalführungsabschnitte 40, 42, 44, 46, welche einander zugeordnet sind, berühren.
  • Im Folgenden soll noch einmal genauer auf das Verfahren zum Kühlen der Beleuchtungsvorrichtung 10 eingegangen werden. Zum Kühlen der Beleuchtungsvorrichtung 10 wird mittels des Belüftungselements 48 aus einer Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung 10 Luft über eine Einströmöffnung 52 angesaugt. Dieser Luftstrom wird in dem Kühlkanal 34 der Beleuchtungsvorrichtung 10 gefördert. Zunächst gelangt der Luftstrom in den ersten Kanalführungsabschnitt 40. Durch die trichterförmige Form des ersten Kanalführungsabschnitts 40 wird der Luftstrom stromab des Belüftungselements 48 beschleunigt und wird in den zweiten Kanalführungsabschnitt 42 gefördert. Durch die beschleunigte Strömung des Luftstroms entsteht in dem Übergangsbereich im Kühlkanal 34 von dem ersten Kanalführungsabschnitt 40 zum oder in den zweiten Kanalführungsabschnitt 42 ein Unterdruckbereich. Dieser Unterdruckbereich bewirkt, dass der Fluidstrom durch den Spalt 54 nicht in den den Kühlkanal 34 umgebenden Gehäuseinnenraum 14 strömt. Je nach Ausdehnung oder Größe des Spalts 54 kann mehr oder weniger Luft aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 angesaugt werden. Die Ausdehnung oder Größe des Spalts 54 kann durch die Anordnung des ersten Kanalführungsabschnitt 40 zum zweiten Kanalführungsabschnitt 42 eingestellt werden. Sobald sich eine Schwenklage der Lichterzeugungseinheit 20 ändert, ändert sich auch der Volumenstrom der angesaugten Luft aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10. Alternativ kann der Volumenstrom der Luft, welcher aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 angesaugt wird, auch eingestellt werden, indem beispielsweise eine Trichterneigung beziehungsweise ein Öffnungswinkel des ersten Kanalführungsabschnitts 40 angepasst wird. Der Öffnungswinkel des ersten Kanalführungsabschnitts 40 kann so weit geöffnet werden, bis die Wandungen des ersten Kanalführungsabschnitts 40 an die Wandungen des zweiten Kanalführungsabschnitts 42 anstoßen oder sich berühren.
  • Bevorzugt ist der aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 angesaugte Luftstrom gering zu halten oder gar zu verhindern, da die Luft im Gehäuseinnenraum 14 wärmer ist, als die Luft die aus einer umgebung der Beleuchtungsvorrichtung 10 angesaugt wird. Dadurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad der Beleuchtungsvorrichtung 10, da die Kühlleistung durch den wärmeren Luftstrom reduziert wird.
  • Alternativ kann es auch gewollt sein, aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 den Luftstrom anzusaugen. Das ist beispielsweise der Fall, wenn die Umgebungstemperaturen kühl und feucht sind. Dadurch kann sich feuchte Luft im Gehäuseinnenraum 14 befinden, was dazu führt, dass die Abdeckscheibe 18 beschlägt. Durch das Ansaugen der Luft aus dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 kann die feuchte Luft entzogen werden.
  • Der in den zweiten Kanalführungsabschnitt 42 beschleunigte Luftstrom strömt anschließend dem im Kühlkanal 34 angeordneten Kühlkörper 32 an. Danach gelangt der Luftstrom in den dritten Kanalführungsabschnitt 44 in dem er durch dessen Trichterform nach dem Anströmen des Kühlkörpers 32 wieder beschleunigt und in den vierten Kanalführungsabschnitt 46 gefördert wird. Durch die analoge Ausgestaltung des dritten 44 und des vierten Kanalführungsabschnitts 46 und durch die beschleunigte Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms, bedingt durch die Trichterform des dritten Kanalführungsabschnitts 44, wird auch in dem Übergangsbereich vom dritten 44 in den vierten Kanalführungsabschnitt 46 ein Unterdruckgebiet erzeugt. Analog zum ersten 40 und zweiten Kanalführungsabschnitt 42 kann auch hier der Volumenstrom des Luftstroms im Kühlkanal 34 und der Volumenstrom des Luftstroms, welcher aus dem Gehäuseinnenraum 14 angesaugt wird, eingestellt werden. Schließlich gelangt der Luftstrom von dem vierten Kanalführungsabschnitt 46 und den an den vierten Kanalführungsabschnitt 46 angrenzenden Ausströmkanal 58 über die Ausströmöffnung 60 wieder an die Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung 10.
  • Die Anordnung der jeweiligen Kanalführungsabschnitte 40, 42, 44, 46 kann für jeden Kühlkanalabschnitt 36, 38 einzeln, also unabhängig voneinander, eingestellt werden.
  • Insgesamt ist somit ein entkoppeltes Kühlkonzept für temperatursensible Bauelemente im Automobilscheinwerfer gezeigt.
  • Die thermische Leistung von LED-Scheinwerfern wird durch Kühlkörper abgeführt. Der Kühlkörper ist dabei direkt an dem zu kühlenden elektrischen Bauteil, beispielsweise der LED, angeordnet. Der Kühlkörper im Inneren des Scheinwerfers kann mit einem Lüfter angeströmt werden. Mit anderen Worten hilft der Lüfter, der einen Luftstrom erzeugt, dabei die Hitze an die Umgebung abzugeben. Der Luftaustausch wird durch vorhandene Einlasskanäle und Auslasskanäle am Scheinwerfergehäuse realisiert. Die Abführung der thermischen Leistung aus dem Scheinwerferinneren ist dabei maßgeblich abhängig von den an den Öffnungen des Gehäuses herrschenden Drücken, d.h. dem Unterdruck oder dem Überdruck. Diese sind von der Fahrtgeschwindigkeit abhängig und bauen sich bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs nicht auf.
  • Unabhängig davon, ob der Kühlkörper über natürliche Konvektion oder durch einen aktiven Lüfter unterstützt, seine thermische Leistung abgibt, verbleibt ein Großteil der thermischen Energie im Scheinwerfergehäuse. Dadurch erhöht sich die Gesamttemperatur im Scheinwerfergehäuse, die unter anderem zur Enttauung der Abdeckscheibe des Scheinwerfers verwendet werden kann. Bei thermisch sehr hoch belasteten Bauteilen, welche im Betrieb des Scheinwerfers eine besonders hohe thermische Leistung abgeben, erhöht sich allerdings die Gesamttemperatur im Scheinwerfergehäuse. Um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten sind die Kühlkörper größer zu dimensionieren. Eine größere Dimensionierung des Kühlkörpers hat jedoch Auswirkungen auf das Gewicht und das Volumen des Scheinwerfers. Zum anderen sind bisherige Kühlkonzepte in der Regel so ausgelegt, dass für alle elektronischen Bauteile eine gleiche oder ähnliche Maximaltemperatur angenommen wird. Der Einsatz neuer Elektronikbauteile führt aber gegeben falls dazu, dass sich die zulässigen Maximaltemperaturen der einzelnen Bauteile unterscheiden. Die Innenraumtemperatur des Scheinwerfers stellt einen maßgeblichen Faktor bei der Kühlung aller Bauteile des Scheinwerfers dar. In diesem Fall kann die maximal erlaubte Innenraumtemperatur, abgesehen von einer einzigen Komponente, für alle Bauteil z.B. bei 100°C liegen. Wäre also für dieses einzige Element nur Maximaltemperatur von 60°C zulässig, würde es als Maßgabe für alle übrigen Elemente im Scheinwerfer dienen. Dies hat massive Auswirkungen auf Gewicht, Volumen und Kosten.
  • Durch die gezielte Entkopplung einiger thermisch hoch belasteter Baugruppen, kann zum einen die Gesamttemperatur im Scheinwerfer, durch weniger Wärmeintrag spezieller Beitragsleistender, gesenkt werden. Hierfür wird ein gesonderter Belüftungskreislauf für diese Baugruppe in den Scheinwerfer integriert, der direkt, gegebenenfalls durch einen aktiven Lüfter, durch die Scheinwerferumgebungsluft versorgt wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist beispielhaft die Verwendung einer entkoppelten Kühlung für ein Lichtmodul beschrieben. Bei dem Lichtmodul handelt es sich beispielsweise um ein Abblendlichtmodul. Die elektronischen Komponenten, wie beispielsweise LEDs, sind hierbei direkt oder mittels PCB an einen Kühlkörper angebunden. Der Kühlkörper selbst ist dann in einer Luftführung eingebettet. Diese ist an zwei Unterdruckgebiete angeschlossen, jeweils am Ein- und Auslass der Modulluftführung. Diese Unterdruckgebiete können beispielsweise in Trichterform ausgeführt werden und erzeugen durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit ein Unterdruckgebiet, welches Umgebungsluft aus dem Inneren des Scheinwerfers ansaugt. Hierbei kann der angesaugte Volumenstrom durch die Dimensionierung der Öffnungen zu angrenzenden Temperaturzonen des Scheinwerfers von 0 Prozent bis 100 Prozent variiert werden. Der Aufbau ist so gewählt, dass eine geometrische Verstellung des Moduls um beispielsweise seinen Schwerpunkt gewährleistet ist.
  • Unterhalb des Lichtmoduls kann ein Bauelement zur Erzeugung eines erzwungenen Luftstroms eingebaut werden. Hierbei kann es beispielsweise um einen Lüfter handeln. Dieser ist über eine Luftführung mit der Gehäusewand verbunden und führt den Luftstrom durch ein installiertes Filterelement. Wahlweise können die Bauteile auch in einem Modul zusammengefasst. Dies erlaubt in Kombination mit dem Unterdruckmodul einen einfache Demontage der Bauteile.
  • Oberhalb, das heißt in Fahrzeughochrichtung, des Lichtmoduls schließt sich ein weiteres Unterdruckgebiet an, welches ebenfalls in der Lage ist, Umgebungsluft aus dem Inneren des Scheinwerfers anzusaugen. An dieses schließt sich eine Luftführung an, welche mit der Gehäusewand verbunden ist und über ein Filterelement die erwärmte Abluft aus dem Scheinwerfer abführt.
  • Insbesondere bei erzwungener Konvektion ist der Gesamtaufbau der entkoppelten Kühlung nicht zwingen vertikal. Die Anordnung des Aufbaus ist frei im Raum rotierbar beziehungsweise platzierbar. Die Luftführungen sind nicht zwingend statisch, sondern können durchaus flexibel ausgeführt sein.
  • Module oder Baugruppen, die durch hohe thermische Leistung gekennzeichnet sind, tragen nicht zur Gesamtwärmebilanz im Scheinwerfer bei. Dies hat einen positiven Einfluss auf die Dimensionierung aller Kühlkörper im Scheinwerfer (Volumen, Kosten und Gewicht).
  • (Elektronische) Bauteile, die besonders empfindlich gegenüber höheren Temperaturen sind, können über einen deutlich längeren Zyklus betrieben werden. Dies gilt auch in Bereichen, wo ein Betrieb aufgrund der Temperatur sonst nicht möglich wäre.
  • Der Kühlkörpernahe Aufbau der Luftführungen erlaubt das Schwenken des Moduls, bspw. zur Umsetzung einer Leuchtweitenregulierung.
  • Je nach Gestaltung der Luftführungen im Unterdruckbereich ist es möglich, die Ansaugung von Luft aus dem Inneren des Scheinwerfers zu steuern. Hierdurch kann eine gezielte Enttauung im Stand und eine fest definierte, durchgängige Absenkung der Scheinwerferinnenraumtemperatur realisiert werden. Die Steuerung des Volumenstroms durch diese Vorrichtung reicht je nach Gestaltung von 0% bis 100%.
  • Die Aufteilung des Scheinwerfers in unterschiedliche Temperaturzonen erlaubt es nun, auch temperaturkritische Bauelemente mit unterschiedlichen Maximaltemperaturen simultan zu betreiben.

Claims (10)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug umfassend:
    - ein Gehäuse (12), welches einen Gehäuseinnenraum (14) einschließt;
    - eine Lichterzeugungseinheit (20) und einen Kühlkanal (34), welche in dem Gehäuseinnenraum (14) angeordnet sind, wobei
    - der Kühlkanal (32) zumindest einen ersten Kühlkanalabschnitt (36) aufweist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Lichterzeugungseinheit (20) in dem Gehäuse (12) schwenkbar ausgeführt ist, wobei
    - der erste Kühlkanalabschnitt (36) einen ersten Kanalführungsabschnitt (40) und einen zweiten Kanalführungsabschnitt (42) umfasst, welche berührungslos einander zugeordnet sind, wobei
    - der zweite Kanalführungsabschnitt (42) an der schwenkbaren Lichterzeugungseinheit (20) angeordnet ist, wobei
    - der erste Kanalführungsabschnitt (40) dazu eingerichtet ist, eine Strömung eines Fluids auf den zweiten Kanalführungsabschnitt (42) zu richten und wobei
    - in jeder Schwenklage der Lichterzeugungseinheit (20) der zweite Kanalführungsabschnitt (42) dazu eingerichtet ist, das Fluid von dem ersten Kanalführungsabschnitt (40) größtenteils oder vollständig aufzunehmen.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Form des ersten Kanalführungsabschnitts (40) und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts (42) trichterförmig ausgebildet ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Form des ersten Kanalführungsabschnitts (40) und/oder die Form des zweiten Kanalführungsabschnitts (42) variierbar ist, wobei zum Anpassen der Form des ersten Kanalführungsabschnitts (40) und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts (42) ein Öffnungswinkel des ersten Kanalführungsabschnitts (40) und/oder des zweiten Kanalführungsabschnitts (42) einstellbar ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Abstand des ersten Kanalführungsabschnitts (40) zum zweiten Kanalführungsabschnitts (42) veränderbar ist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lichterzeugungseinheit (20) eine elektronische Baugruppe aufweist, welche an einem Kühlkörper (32) angeordnet ist, wobei der Kühlkörper (32) dazu eingerichtet ist, die elektronische Baugruppe zu kühlen, wobei der Kühlkörper (32) in dem Kühlkanal (34) angeordnet ist und durch den ersten Kühlkanalabschnitt (36) von dem Fluid anströmbar ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kühlkanal (34) einen zweiten Kühlkanalabschnitt (38) aufweist, wobei der Kühlkörper (32) in dem Kühlkanal (34) zwischen dem ersten Kühlkanalabschnitt (36) und dem zweiten Kühlkanalabschnitt (38) angeordnet ist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Kanalführungsabschnitt (40) und der zweite Kanalführungsabschnitt (42) mittels einer Manschette gekoppelt sind, welche in einem Spalt (54) zwischen dem ersten Kanalführungsabschnitt (40) und dem zweiten Kanalführungsabschnitt (42) angeordnet ist, wobei der Kühlkanal (34) durch die Manschette gegenüber dem den Kühlkanal (34) umgebenden Gehäuseinnenraum (14) abgedichtet ist.
  8. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Beleuchtungsvorrichtung (10) ein Belüftungselement (48) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, mit Luft als Fluid einen Luftstrom bereitzustellen.
  9. Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Verfahren zum Kühlen einer Beleuchtungsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei
    - die Beleuchtungsvorrichtung (10) eine schwenkbare Lichterzeugungseinheit (20) und einen Kühlkanal (34) zum Kühlen der Lichterzeugungseinheit (20) umfasst, wobei
    - der Kühlkanal (34) zumindest einen ersten Kanalführungsabschnitt (40) und einen zweiten Kanalführungsabschnitt (42) aufweist, welche einander berührungslos zugeordnet sind und wobei
    - der zweite Kanalführungsabschnitt (42) an der schwenkbaren Lichterzeugungseinheit (20) angeordnet ist;
    umfassend die Schritte:
    - Fördern eines Fluids in einem Fluidstrom von dem ersten Kanalführungsabschnitts (40) in den zweiten Kanalführungsabschnitt (42) mittels des ersten Kanalführungsabschnitts (42), und
    - Aufnehmen eines Großteils des Fluidstroms oder des vollständigen Fluidstroms mittels des zweiten Kanalführungsabschnitts (42) in jeder Schwenklage der Lichterzeugungseinheit (20).
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