CN101389901B - 汽车前照灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车前照灯。该汽车前照灯包括照明装置(3)，而该照明装置(3)则包括至少一个发光二极管芯片(20)。此外，所述前照灯具有热管(5)或温差散热系统(35)，其具有蒸发区域(6)和冷凝区域(7)，其中所述蒸发区域(6)热连接到所述照明装置(3)上，并且所述冷凝区域(7)与冷却体(8)相连接，所述冷却体(8)将在所述照明装置(3)上所吸收的热量输出给周围环境。

Description

汽车前照灯
技术领域
本发明涉及一种汽车前照灯。
本专利申请请求德国专利申请102006004593.9的优先权以及德国专利申请102006010977.5的优先权，在此通过引用接纳了这两项专利申请的公开内容。
背景技术
在公开文献US 6,601,982中说明了一种汽车前照灯。
发明内容
有待解决的任务是说明一种具有改进的热量管理系统的汽车前照灯。
按照至少一种实施方式，所述汽车前照灯具有照明装置，该照明装置包括至少一个发光二极管芯片。优选所述照明装置包括大量的发光二极管芯片。该照明装置形成所述前照灯的光源。
按照所述汽车前照灯的至少一种实施方式，所述前照灯包括热管或温差散热系统。所述热管或温差散热系统具有蒸发区域。在所述蒸发区域上，所述热管或温差散热系统吸收热量。此外，所述热管或温差散热系统具有冷凝区域。在所述冷凝区域上，所述热管或温差散热系统将在所述蒸发区域上吸收的热量的一部分输出给周围环境。
按照所述汽车前照灯的至少一种实施方式，所述蒸发区域热连接到所述照明装置上。也就是说，所述热管或温差散热系统在所述蒸发区域上吸收由所述照明装置在运行中产生的热量的至少一部分。所吸收的废热从所述热管或温差散热系统导送到所述热管或温差散热系统的冷凝区域。
按照所述汽车前照灯的至少一种实施方式，所述热管或温差散热系统的冷凝区域与冷却体相连接。所述冷却体优选以机械方式牢固地与所述热管或温差散热系统相连接。比如所述冷却体与所述热管或温差散热系统焊接或者夹紧在一起。但也可以将所述冷却体与所述热管或温差散热系统构造为一体的。也就是说，所述冷却体可以比如是所述热管或温差散热系统的管子的整体的组成部分。这样冷却体和管子在没有分界面的情况下彼此相连接并且可以比如在一道唯一的工序中共同制造。所述冷却体将在照明装置上吸收的热量的至少一部分输出给周围环境。
按照所述汽车前照灯的至少一种实施方式，所述汽车前照灯具有照明装置，该照明装置包括至少一个发光二极管芯片。此外，所述汽车前照灯具有热管或温差散热系统。所述热管或温差散热系统包括蒸发区域以及冷凝区域。所述蒸发区域在此热连接到所述照明装置上。所述冷凝区域则与冷却体相连接。优选所述冷却体将在照明装置上吸收的热量输出给周围环境。
此外，这里所说明的汽车前照灯在此利用这样的认识，即汽车前照灯具有温度极为不同的区域，也就是说在汽车前照灯中会出现大的温度梯度。在存在大的温度梯度的情况下，用于热量传递的热管或温差散热系统的使用证实特别有效。比如，由于发动机及照明装置的废热，在所述照明装置的区域中会出现高达150摄氏度的温度。由所述照明装置产生的光线通过前照灯的防尘盖离开前照灯，在所述防尘盖上温度处于外部温度的范围内。因此，可以特别有效地将热量从照明装置传递到所述防尘盖上。
按照所述汽车前照灯的至少一种实施方式，所述冷却体包括至少一个冷却结构。冷却体的冷却结构可以比如通过所述冷却体的构造为梳状的表面来产生。作为替代方案或补充方案，所述冷却体可以包括散热片或散热薄片。总之，所述冷却结构适合于扩大冷却体的表面。这就能够特别有效地将热量排出到所述冷却体的周围环境中。优选所述冷却体包含导热性能良好的材料比如金属或者由这种材料制成。所述冷却体为此可以比如包含铜和/或铝或者由这些金属之一制成。
按照至少一种实施方式，所述热管或温差散热系统的蒸发区域热连接到所述照明装置的背向所述发光二极管芯片的主辐射方向的下侧面上。所述照明装置为此可以比如包括连接支座，所述发光二极管芯片设置在该连接支座上。这样所述发光二极管芯片的主辐射方向离开所述连接支座地定向。所述热管或温差散热系统的蒸发区域可以直接与所述照明装置的下侧面相连接。
此外，这里所说明的汽车前照灯在此利用这样的认识，即发光二极管芯片具有最大150摄氏度的工作温度并且因此通过热辐射仅仅将损耗热量的-比如与借助于热传导进行的热量传递相比-很小部分输出给周围环境。大部分热量则借助于热传导输出给发光二极管芯片的连接支座。因此，在所述连接支座上吸收热量并将其从那里排出这种做法证实特别有效。
按照至少一种实施方式，所述热管或温差散热系统的蒸发区域与导热体相连接。所述导热体可以比如是一种板，这种板由导热性能特别好的材料如铜和/或铝制成或者包含这些材料之一。此外，所述导热体可以比如由能导热的复合材料比如AlSiC、CuSiC或Al-Diamant(铝-金刚石)构成。所述导热体优选热连接和/或热耦合到所述照明装置上。为此，所述导热体比如可以用机械方式-比如借助于焊接连接-与所述照明装置的下侧面相连接。
比如在使用温差散热系统的情况下，所述蒸发区域可以以基体的形式来产生。这样所述基体形成导热体，管子回路(在使用循环-温差散热系统的情况下)或者简单的管子(在使用温差散热系统的情况下)连接到所述导热体上。所述导热体和温差散热系统因此构造为一体的。
所述照明装置可以比如借助于焊接或夹紧利用导热膏热传导地连接到所述导热体上。
按照汽车前照灯的至少一种实施方式，所述冷却体将在所述照明装置上吸收的热量的至少一部分输出给所述汽车前照灯的防尘盖。所述汽车前照灯的防尘盖在这种情况下由一种材料制成，该材料至少对由所述发光二极管芯片产生的电磁辐射的大部分来说是透明的。比如所述防尘盖由玻璃制成。由所述照明装置在运行中产生的电磁辐射通过所述防尘盖离开所述汽车前照灯。
所述冷却体可以比如与所述防尘盖直接接触。但也可以将所述冷却体紧邻所述前照灯的防尘盖的附近进行布置，从而在所述冷却体和防尘盖之间存在一条缝隙，该缝隙优选填充空气。热量通过热传导和/或对流从所述冷却体排出。优选所述冷却体布置在所述防尘盖的朝向汽车下侧面的下侧面上。通过这种方式，可以使通过自由对流上升的热量-也就是说比如经过加热的空气-分布在整个防尘盖上。
但也可以将所述冷却体布置在所述防尘盖的上侧面上。与布置在下侧面上的做法相比，在这种情况下虽然产生对热量的自由对流来说较为不利的条件，但是改进了所述热管或温差散热系统的热量传递效果，因为万有引力有利于送回冷却回路中的冷凝液。
按照汽车前照灯的至少一种实施方式，所述冷却体在所述防尘盖的长度的至少50％上延伸。优选所述冷却体在所述汽车前照灯的防尘盖的长度的至少75％上延伸。
由此能够实现这一点，从所述冷却体上输出的热量可以特别均匀地分布在前照灯的整个防尘盖上。这能够比如给结冰的防尘盖大面积地特别快地除冰。由照明装置在运行中输出的热量的至少一部分可以通过这种方式特别有效地用于给所述防尘盖加热和/或除冰。
附图说明
下面借助于实施例和所属的附图对这里所说明的汽车前照灯进行详细解释。其中：
图1是按汽车前照灯的第一实施例的汽车前照灯的示意正视图，
图2是按汽车前照灯的第二实施例的汽车前照灯的示意侧视图，
图3是按汽车前照灯的一种实施例的热管的一部分的示意细节图，
图4是按汽车前照灯的一种实施例的热管连同冷却体的一部分的示意细节图，
图5是按汽车前照灯的一种实施例的照明装置的示意透视图，
图6是按汽车前照灯的第三实施例的汽车前照灯的示意原理图。
在所述实施例和附图中，相同的或者起相同作用的组成部分分别用相同的附图标记来表示。所示出的组成部分以及所述组成部分彼此间的大小比例不应该被视为符合比例尺的。更确切地说，附图的一些细节为更好地理解被夸大示出。
具体实施方式
图1示出了这里所说明的按第一实施例的汽车前照灯的示意正视图。所述汽车前照灯1包括前照灯外壳2，该前照灯外壳2可以比如由汽车车身的一部分构成。
所述汽车前照灯1具有照明装置3。该照明装置3包括至少一个发光二极管芯片20(为此也参见图5)。在所述照明装置3后面可以在所述发光二极管芯片20的前面或/或沿该发光二极管芯片20的主辐射方向布置至少一个光学元件4。所述光学元件4比如是反射器和/或投影透镜。所述照明装置3热连接到热管5上。优选所述照明装置3以其蒸发区域6热连接到所述热管5上。
所述热管5将由所述照明装置3在运行中产生的热量的至少一部分排出。在所述热管5的冷凝区域7中，在所述照明装置3上吸收的热量被输出给周围环境。为此，所述热管5在冷凝区域7中与冷却体8相连接。所述冷却体8优选紧邻所述汽车前照灯1的防尘盖10的附近。所述冷却体8优选在汽车前照灯的长度的至少50％、优选75％的长度上沿该汽车前照灯1沿水平方向延伸。
所述汽车前照灯是一个封闭的系统，从该封闭的系统中，所述照明装置3的典型地大约50瓦的损耗功率仅仅可以通过热传导或热辐射来排出。带有或者不带风扇的通风缝隙由于脏物及冷凝液而不受欢迎。通常处于汽车前照灯1的附近的发动机舱在不利的条件下对所述汽车前照灯的后面部分来说产生大约90摄氏度的环境温度，所述照明装置3也处于所述汽车前照灯的后面部分中。所述照明装置3的损耗功率借助于所述热管5从该照明装置3上排走。由此可以有利地省去活动的部件如风扇。这提高了前照灯系统的可靠性。
所述热管5从所述照明装置3一直延伸到所述汽车前照灯1的前面部分，也就是说优选一直延伸到汽车前照灯1的防尘盖10，并且优选沿着整个防尘盖10或者至少沿着该防尘盖的长度的75％在所述汽车前照灯1的下面部分中延伸。通过在热管5的冷凝区域7的区域中与该热管相连接的冷却体8，将在所述照明装置3上吸收的损耗热量分布到直接在所述防尘盖10的内侧上的空间上。从那里可以将热量通过自由的对流及热传导通过所述防尘盖10排出给周围环境。在所述照明装置3运行时，在发动机运转时，在该照明装置3的区域中的温度高达大约150摄氏度。在所述汽车前照灯1的前面的内部区域中的温度、在汽车前照灯的防尘盖上的温度，按外部温度及发动机的运转时间最高大约为60摄氏度。在所述防尘盖10的外侧面上的温度按外部温度及发动机的动转时间最高大约为40摄氏度。在所述照明装置3和在所述前照灯1的前面部分中的空间之间的高的温度梯度在此最佳地支持通过所述热管5进行的热量传输。
图2示出了按第二实施例的前照灯1的示意侧视图。作为结合图1所说明的前照灯1的补充，所述热管5在其蒸发区域8中与导热体9导热连接。作为所述热管9的替代方案，在所述前照灯1的结合图1和2所说明的实施例中，也可以应用温差散热系统或者循环-温差散热系统。
图3示出了所述热管5和导热体9的示意细节图。所述热管5在所述蒸发区域6中比如焊接在所述导热体9上。此外，可以将所述热管5在蒸发区域6中埋入所述导热体9中。这样所述导热体9在这个区域中从至少三面将所述热管5包围。所述导热体9由一种导热性能良好的材料比如铜或铝制成或者包含一种这样的材料。该导热体9以其背向所述热管5的侧面与所述照明装置3导热连接。作为替代方案，所述热管5也可以直接与所述照明装置3的连接支座28(为此也参照图5)相连接。无论如何，所述热管优选热连接到所述照明装置3的背向该照明装置3的发光二极管芯片20的下侧面上。
图4示出了所述热管5连同冷却体8的示意细节图。所述冷却体8在所述热管5的冷凝区域7中与该热管5相连接。该热管5在所述冷凝区域7中埋入所述冷却体8中或者与该冷却体8焊接在一起。此外，所述热管5和冷却体8可以形成一个单元并且构造为一体的。所述冷却体8包含一种导热性能良好的材料如铝或铜或者由一种这样的材料制成。所述冷却体8为扩大其表面可以包括冷却结构11，所述冷却结构11可以比如构造为梳状或者构造为散热片。
图5示出了如可以在这里所说明的汽车前照灯之一中使用的照明装置的示意透视图。所述照明装置3包括发光二极管芯片20，所述发光二极管芯片20优选适合于产生白光。所述发光二极管芯片20安装在外壳22中，该外壳22比如可以由陶瓷材料如氮化铝制成。但是所述发光二极管芯片20也可以直接安装在所述连接支座28上。
沿辐射方向在所述发光二极管芯片20的后面布置倾斜的外壳壁体21，该外壳壁体21构造成反射的，并且由此有助于所产生的电磁辐射的辐射成形。通过外壳22中的穿孔，所述发光二极管20通过接触点23与所述连接支座28的印制导线24导电连接。
此外，所述照明装置3可以具有元件25，所述元件25比如适合于防止所述发光二极管芯片20发生静电放电。为此可以比如使用压敏电阻、二极管或电阻。在配对插头26上可以连接供电装置，该供电装置借助于接触点27向所述照明装置3供给对其运行来说所必需的电流。
所述连接支座28优选由金属核心印制电路板构成，而所述金属核心印制电路板则可以比如包含铜、铝和/或陶瓷材料。由所述发光二极管芯片20在运行中产生的热量被导送到所述连接支座28的背向所述发光二极管芯片20的下侧面上，并且从那里要么直接被所热管5所吸收要么通过所述导热体9被所述热管5所吸收。
图6示出了按第三实施例的汽车前照灯的示意原理图。与汽车前照灯的结合图1所说明的第一实施例不同的是，所述汽车前照灯在该实施例中具有循环-温差散热系统35，该循环-温差散热系统35将由所述照明装置3在运行中产生的热量的至少一部分排出。所述温差散热系统35包括导热体9，该导热体9是充填着冷却剂36的基体。所述导热体9形成所述温差散热系统35的蒸发区域6。蒸汽从所述导热体9沿箭头37的方向朝冷却体8排出。所述冷却体8包括冷却结构11，该冷却结构11比如是散热片。在所述冷却体8上，蒸汽凝结成冷凝液38，而冷凝液38则沿箭头39的方向输送给所述导热体9。所述冷却体8优选布置在所述汽车前照灯的防尘盖10的下侧面上。
在图6所示的循环-温差散热系统35中，所述导热体9不仅具有用于排出蒸汽的开口，而且具有用于送回冷凝液38的开口。作为替代方案，也可以使用简单的温差散热系统，在该简单的温差散热系统中导热体9具有一个唯一的开口，通过该开口反向输送蒸汽和冷凝液。
在使用循环-温差散热系统35或简单的温差散热系统的情况下，所述温差散热系统的管子与所述导热体9构造成一体的。
在所述汽车前照灯1的结合图6所说明的实施例中，所述冷却体9也优选在所述汽车前照灯的长度的至少50％、优选至少75％的长度上沿该汽车前照灯1沿水平方向延伸。
这里所说明的汽车前照灯1的突出之处在于特别高的可靠性，因为可以省去使用活动的部件比如用于冷却的风扇。此外，所述包括热管5的冷却装置或者包括冷却体8的温差散热系统能够特别简单地进行安装。此外，所说明的汽车前照灯1的突出之处在于在所述防尘盖结冰时可以特别快速地给整个防尘盖除露。
借助于实施例对本发明所作的上述解释不应该理解为本发明局限于所述实施例。因此本发明绝不局限于汽车前照灯，而是包括所有能够想到的前照灯类型。借助于不同的实施例解释的特征能够不依赖于实施例任意地彼此组合。本发明包括每种新的特征以及特征的每种组合，这尤其包括在权利要求中所述特征的每种组合，即使这些特征或这些组合本身没有明确地在权利要求或实施例中得到说明。

Claims (7)

1.汽车前照灯，具有
-照明装置(3)，该照明装置(3)包括至少一个发光二极管芯片(20)，以及
-热管(5)或温差散热系统(35)，其具有蒸发区域(6)及冷凝区域(7)，其中
-所述蒸发区域(6)热连接到所述照明装置(3)上，并且
-所述冷凝区域(7)与冷却体(8)相连接，该冷却体(8)将在所述照明装置(3)上吸收的热量输出给周围环境，
其中所述冷却体(8)将所吸收的热量输出给所述前照灯(1)的防尘盖(10)，并且
所述冷却体(8)在所述防尘盖(10)的长度的至少50％上延伸。
2.按前一项权利要求所述的汽车前照灯，
其中，所述冷却体(8)包括冷却结构(11)。
3.按权利要求1或2所述的汽车前照灯，
其中，所述蒸发区域(6)热连接到所述照明装置(3)的背向所述发光二极管芯片的主辐射方向的下侧面上。
4.按权利要求1或2所述的汽车前照灯，
其中，所述蒸发区域(6)与导热体(9)相连接，该导热体(9)热连接到所述照明装置(3)上。
5.按权利要求1或2所述的汽车前照灯，
其中，所吸收的热量用于对所述防尘盖(10)进行加热。
6.按权利要求1或2所述的汽车前照灯，
其中，所吸收的热量用于给所述防尘盖(10)除冰。
7.按权利要求1或2所述的汽车前照灯，其中，所述前照灯(1)是封闭的系统，从该封闭的系统中，所述照明装置(3)的损耗功率仅仅能够通过热传导或热辐射来排出。
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