CN105452758A - 用于机动车辆的照明灯、尤其是用于激光照明灯的冷却装置 - Google Patents

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CN105452758A CN201480043430.XA CN201480043430A CN105452758A CN 105452758 A CN105452758 A CN 105452758A CN 201480043430 A CN201480043430 A CN 201480043430A CN 105452758 A CN105452758 A CN 105452758A
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的照明灯(1)、尤其是用于激光照明灯的冷却装置。所述冷却装置包括用于与照明灯(1)的光源(2)热接触的冷却体(3)以及一个或多个被动空气导向件。每个空气导向件包括入口管道(4)和出口管道(5),以使得当机动车辆(6)正在移动时,来自照明灯(1)外部的外部空气经由入口管道(2)被供给至冷却体(3),并且所述外部空气经由出口管道(5)被再次排出。所述外部空气经由远离冷却体(3)定位的入口开口(4)进入入口管道(4)并且经由远离从冷却体(3)定位的出口开口(9)离开出口管道(5)。所述冷却装置配置成被定位在所述机动车辆(6)中,以使得当机动车辆(6)正在移动时,入口开口(8)处的气压大于出口开口(9)处的气压。

Description

用于机动车辆的照明灯、尤其是用于激光照明灯的冷却装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的照明灯、尤其是用于激光照明灯的冷却装置。
背景技术
由于用于机动车辆照明灯的发光技术的进步,关于所安装光源的适当冷却的需求正变得更加迫切。具体地,当使用激光灯时,它的问题在于被包含在激光光源中的激光二极管具有典型地仅达70℃的工作温度,该温度明显低于LED光源的工作温度,所述LED光源在100℃的范围内工作。因此,当冷却激光照明灯时,需要主动冷却系统,例如珀耳帖元件或者冷却风扇。这使得冷却非常昂贵并且另外需要电力。
发明内容
因此,本发明的一个目的在于提供一种用于机动车辆照明灯的冷却装置,该冷却装置确保简单且有效的被动冷却。
通过根据专利权利要求1所述的冷却装置解决此目的。在从属权利要求中限定本发明的优选实施例。
根据本发明的冷却装置包括用于与机动车辆照明灯的光源、尤其是激光光源热接触的(被动)冷却体以及一个或多个被动空气导向件(即,不带风扇的空气导向件)。所述照明灯优选的是前照明灯。每个空气导向件包括入口管道和出口管道,以使得当机动车辆正在移动时,来自照明灯外部的外部空气经由入口管道被供给至冷却体,并且所述外部空气经由出口管道被再次排出。因此,通过使用来自机动车辆外部的周边空气作为冷却媒介实现冷却。所述外部空气经由远离冷却体定位的入口开口进入入口管道。类似地,外部空气经由同样远离冷却体远定位的出口开口离开出口管道。因此入口开口/出口开口表示入口管道/出口管道的端部,该端部和与冷却体相邻地定位的入口管道/出口管道的端部相对地定位。根据本发明的冷却装置配置成被定位在所述机动车辆中,以使得当机动车辆正在移动时,入口开口处的气压大于出口开口处的气压。
下面,具体地在专利权利要求中,描述冷却装置与机动车辆的部件之间的相互作用,始终要理解的是,当冷却装置被定位/安装在机动车辆中时发生所述相互作用。因此,冷却装置的与机动车辆/机动车辆的部件相互作用的部件配置成使得当冷却装置被定位/安装在机动车辆中时产生所述相互作用。
根据本发明的冷却装置的优势在于,经由空气导向件的入口开口和出口开口之间的当前压力差可以独自地被动产生用于冷却体的合适的冷却气流。因此可以在没有主动部件的情况下以简单方式实现有效冷却。这种冷却对于机动车辆照明灯中的激光光源是足够的。
在一个具体优选实施例中,对于所述冷却装置的至少一个空气导向件,入口开口和出口开口设置在机动车辆的风道的壁中,在所述风道中,当机动车辆正在移动时产生气流,其中风道与入口开口和出口开口相互作用,以使得当机动车辆正在移动时,入口开口处的气压大于出口开口处的气压。所述风道可以是例如机动车辆中的制动风道或者用于改进机动车辆的空气动力特性的风道。风道中的入口开口和出口开口的布置的优势在于避免来自车辆外部的重度灰尘颗粒所引起的对这些开口的污染。
在一个具体优选实施例中,在风道的壁部分中的入口开口和出口开口之间布置轮廓元件,当机动车辆正在移动时,所述轮廓元件导致气流在出口开口处快于在入口开口处。导致在出口开口处更快的气流的压力低于在入口开口处存在的压力。刚才所限定的壁部分可以是冷却装置的一部分,其中当所述冷却装置正在被安装到机动车辆中时,所述壁部分被插入到风道的对应的开口区域。
优选地,所述轮廓元件导致在出口开口的区域中的风道中的气流变窄。具体地,这种变窄大于风道的入口开口区域中的(如果有)变窄。结果,出口开口处的流动速度增加,而气压降低。可替换地或额外地,轮廓元件可以导致在入口开口后面在气流方向上的气流节流。结果,入口开口处气流的速度降低,而气压增加。因此,刚才所描述的轮廓元件的实施例增加了入口开口和出口开口之间的压力差,从而改善抽吸效应。
优选地,所述入口开口和出口开口布置成在垂直于风道中的气流的方向上相对于彼此偏移,其中所述轮廓元件是细长元件并且在入口开口和出口开口之间沿其纵向方向延伸。如果合适,入口开口和出口开口也可以在气流方向上彼此偏移。为了获得入口开口和出口开口之间的压力差,轮廓元件优选地具有斜坡形状或波形形状或被成形为机翼形。
在另一个优选实施例中,在风道的壁部分中设置内弯曲部,所述内弯曲部在气流方向上被定位在入口开口的正前方。具有所述内弯曲部的壁部分可以再次是冷却装置的一部分,并且可以被插入到风道中的开口中。所述内弯曲部导致出口开口处气流速度增加,并且因而压力更低。
在另一个具体优选实施例中,所述入口开口和出口开口布置在风道的基本垂直延伸的侧壁中。这样的效果是非常有效地避免灰尘颗粒入侵到开口中。
在根据本发明的冷却装置的另一个实施例中,为在入口开口和/或出口开口处的至少一个空气导向件设置格栅,具体地薄板状格栅。这是防止灰尘颗粒入侵到开口中的另一种保护措施。此外,所述格栅还用以防止爬行昆虫。
在根据本发明的冷却装置的另一个实施例中,对于至少一个空气导向件,所述入口开口布置在机动车辆的前方,具体地在保险杆处。在此区域中,正对移动中的机动车辆迎面而来的气流的减速非常强烈,从而造成特别高的压力。
在另一种变化例中,对于至少一个空气导向件,所述出口开口布置在机动车辆的侧向区域中,具体地在机动车辆的车轮外壳中。可选地,所述出口开口可以布置在机动车辆的地板中,优选地在冲压空气边缘的后面,或者在机动车辆的散热器风扇的抽吸区域中或在机动车辆的风道中。在这种布置中,风道可以对应于上面所述的风道,并且也可以是例如制动风道或者用于改进机动车辆的空气动力特性的风道。刚才所描述的其中可以布置出口开口的区域是在机动车辆正在移动时具有低气压的区域。
在另一种变化例中,要被冷却装置冷却的照明灯包括用于发射光的透镜,所述透镜从机动车辆的前面区域延伸进入侧面区域,其中对于至少一个空气导向件,所述入口开口在前面区域中设置在透镜中,而所述出口开口在侧面区域中设置在透镜中。以此方式,空气导向件可以被完全容纳在照明灯的安装空间中,并且不存在需要为与其它模块进行组装所要考虑的接口。因而简化了冷却装置的组装和拆卸。
在另一种变化例中,所述冷却体的正在被供给外部空气的部分布置在照明灯的外壳外部。此外,所述冷却体优选地包括多个肋片和/或薄板和/或销,所述外部空气围绕所述多个肋片和/或薄板和/或销流动,从而实现良好的冷却。
除了上面描述的冷却装置,本发明还涉及一种机动车辆,所述机动车辆包括多个照明灯,其中为所述照明灯中的一个或多个分别设置根据本发明的冷却装置/根据本发明的一个或多个优选变化例的冷却装置。
附图说明
现在将结合附图描述本发明的实施例,其中:
图1是根据本发明的冷却装置的原理的示意图;
图2是安装在机动车辆中的根据本发明的冷却装置的第一实施例的示意图;
图3是安装在机动车辆中的根据本发明的冷却装置的第二实施例的示意图;
图4是图3中所示的冷却装置的变化例的立体图;
图5是图4中所示的冷却装置的侧视图;
图6是图4中所示的冷却装置的前视图;以及
图7是沿着如图5中所示的冷却装置的线A-A的剖视图。
具体实施方式
下面参照机动车辆的前照明灯的冷却说明本发明的下述实施例,其中用于在道路上生成光分布的照明灯根据需要包含具有一个或多个激光二极管的激光模块。与传统的LED照明灯相反,因而增加了冷却要求,原因在于激光二极管被限制成在仅达到约70℃的环境温度下工作,而LED具有高达约100℃的工作范围。为了确保对激光二极管的充分冷却,现在将说明冷却装置的实施例,所述冷却装置在没有使用风扇的情况下以简单方式生成外部气流。通过此气流,可以充分冷却相应的与激光光源热连接的冷却体。
图1示意性地显示了前照明灯1的侧视图。在所述前照明灯中,示意性绘制的激光二极管2被设置为光源,该光源生成单色光,该单色光优选地经由光纤(未示出)被引导至二级光学器件,该二级光学器件接着在道路上生成所需的光分布。在远离激光二极管定位的光纤端处设置转换元件,该转换元件将激光二极管的单色光转换成白光。根据图1,激光二极管2热连接至冷却体3的顶部,该冷却体3的顶部是在上部区域中形成为固态本体3a的金属本体。在固态本体的下侧设置多个销3b,只有一些销标有该附图标记。冷却体的下部在照明灯1外侧布置在外壳7中。该外壳具有入口管道/入口管4以及连接到所述外壳的出口管道/出口管5。
根据本发明的冷却装置的原理基于入口管的入口开口(未在图1中所示)和出口管的出口开口(未在图1中所示)在机动车辆中被布置成使入口开口处呈现的压力高于出口开口处呈现的压力的理念。入口开口处的压力在图1中被标为p1,而出口开口处的压力在图1中被标为p2。基于此压力差,产生没有主动冷却的抽吸效应。基于此抽吸效应,生成从入口管4经由外壳7至出口管5的气流,如图1中通过两个箭头所示。
图2显示了一个示意图,该示意图表示机动车辆中的入口管4和出口管5的一种可能布置。在图2中,机动车辆用附图标记6示意性表示,而所述机动车辆的前轮用附图标记6a表示。移动的机动车辆迎面而来的气流用箭头表示,其中为了清楚起见,仅一个箭头标有附图标记P。从图2中可以看到,入口管5从冷却体3延伸至形成入口开口的前端8。该端设置在车辆前方保险杆处具有高气压的区域中。由于在车辆前方处迎面而来的气流的强烈减速,生成高压力。根据本实施例,入口开口8可以设置在车辆前方的不同位置处。在一个变化例中,所述入口开口布置在前方中心的气流的驻点处。也可以是例如通过保险杆和照明灯1的透镜之间的间隙形成入口开口。
与入口开口相反,出口开口9布置在与入口开口相比具有低气压的区域中的出口管5的后端处。在图2中,出口开口9位于车辆车轮6a的车轮外壳中。出口开口的进一步可能位置是车辆中散热器风扇的抽吸区域,这是因为在此区域中的压力状态更低。此外,出口开口9可以例如布置在风道中,例如在制动风道或者设置用于空气动力学目的的风道(也称为空气帘管道(aircurtainduct))。
有人还可以想到布置入口开口8和出口开口9的其它方式。然而,必须确保出口开口9处的压力小于入口开口8处的压力,以使得由于压力上的下降,空气自动地经由冷却体从入口开口流动至出口开口。在照明灯/其透镜从车辆前方延伸至其侧面区域处的机动车辆中,入口开口可以例如是在透镜前方区域中的开口,而出口开口形成在透镜的侧面区域中。冷却体位于这些区域之间,所述冷却体经由入口管/出口管连接至入口开口/出口开口。
图3显示了入口管的入口开口和出口管的出口开口的布置的特定优选变化例。与图1和图2相反的是,入口管现在连接至冷却体3的后部,而出口管连接至冷却体的前部中。在图3中,入口管和出口管均引入风道10中,该风道设置在车辆中,用于空气动力学目的。此风道布置在车辆的右手侧和左手侧,并且从车辆前方延伸至车辆外壳。在图3中,显示风道在车辆的左手侧。当车辆正在移动的同时,流过风道的气流改善车辆的空气动力特性。与图2类似地,向着移动中的车辆正面迎来的气流以及通过风道的气流由箭头表示,部分地由附图标记P标记。正如图3中的细节图中所显示,入口开口8和出口开口9布置在风道10的内侧壁11上,入口开口8位于出口开口9下方。
为了产生图3的实施例中入口开口和出口开口之间的气压差,机翼轮廓形式的轮廓元件12设置在入口开口和出口开口之间。轮廓元件从风道10的侧壁11延伸到内部。机翼轮廓12的布置和定位使得在这两个开口8和9的区域中,出口开口9处的气流比入口开口8处的更窄。此外,朝向其后端的机翼轮廓的形式使得朝向风道在入口开口8侧的底部的空间小于朝向风道在出口开口9侧的顶部的空间。结果,产生节流效应。由于此节流效应以及风道在出口开口9区域中加快变窄,入口开口8处的气流以比出口开口9处更低的速度流动。该气流的较低速度导致入口开口8处的气压大于出口开口9处。因此,通过轮廓元件12产生压力差。此压力差具有使空气从入口开口8流动至出口开口9的效果。
图4至图7显示基于图3所示的原理的冷却装置的不同视图。因此,在以下的图示中,使用相同的附图标记表示与图3中相同的部件。再次,机动车辆中的气流用箭头P表示。下面,仅描述冷却装置的本发明必要的那些部件。根据图4所示的变化例,冷却装置包括两个管4和5。在这些管的下端具有壁部分14,当冷却装置安装在机动车辆中时,该壁部分14形成侧壁11的一部分,侧壁11的该部分被插入到风道10的相应的打开区域中并且经由孔眼13和13’以适当方式被连接至该区域。在此壁部分中,与图3类似,设置入口开口8和在入口开口上方的出口开口9,所述入口开口和所述出口开口中的每一个连接至入口管道4/出口管道5。两个开口设置有薄板形格栅,防止较大灰尘颗粒污染/入侵冷却气流。
轮廓元件12再次设置在入口开口8和出口开口9之间,与图3所示的实施例相比,该轮廓元件12成形为斜坡,更清楚如图5和图6所示。此外,内弯曲部设置在出口开口9正顶部的轮廓元件上方的壁部分14中。这具有进一步限制出口开口9区域中的气流并且因而对其加速的效果,从而进一步降低出口开口处的压力,并且因而改善管4和5中的气流。
入口管和出口管4和5以其上端终止在外壳/冷却体盖7的后部7a中的凸缘16中。冷却体3的下部位于外壳的前部中。盖7连接至待被冷却的照明灯下侧的外壳,使得冷却体3的顶部3c位于照明灯外壳内部。在此顶部上方并且与该顶部间隔开,激光光源(未显示)以泵模块的形式布置。激光光源螺纹连接至冷却体3的垂直延伸的凸缘3d。以此方式,在冷却体和激光光源之间建立热接触。正如下面进一步详细说明的,冷却空气通过外壳7内的冷却体的下部,其中此空气从风道经由入口管道4流动至冷却体。因此,空气通过出口管道5被引导回到风道中。
图5显示了图4中所示的冷却装置的侧视图。图5展示了轮廓元件12的形状。具体地,可以看出轮廓元件成形为楔形物的形式,其顶侧在气流方向上初始更急剧地延伸,然而朝向后部变平坦。在图6的俯视图中更加清楚地展示轮廓元件的形状。此图还显示出,入口开口8从出口开口9略微偏移。此外,还可以看到,由于楔形/斜坡形轮廓元件,气流在出口开口9处的区域比在入口开口8处更窄,其结果是出口开口9处的流动更快,并且因而在此点的压力比在入口开口8处更低,因此产生从入口开口朝向出口开口的气流。
图7显示图5中所示的冷却装置沿线A-A的剖视图。可以在此图中看到外壳7内部的冷却体的结构。具体地,可以看出,远离向下延伸的冷却销3b的冷却体包括多个冷却薄板3e。为了清楚的目的,附图标记仅标识一些销和薄板。外壳7还包括分隔壁17,通过该分隔壁,来自入口管4的气流与朝向出口管5的气流隔离开,一直到外壳前端的不远处。这样的效果是,外部空气很好地围绕冷却体的销和薄板流动,其中外壳中的流动方向用两个箭头P‘表示。因此,仅通过来自照明灯外壳外部的外部空气实现冷却体的冷却。
前面所描述的本发明的实施例具有多个优点。具体地,可以通过机动车辆中相应的冷却管道的入口开口和出口开口的适当布置获得冷却气流。这些开口被定位成使得当车辆正在移动时,入口开口和出口开口之间产生气压差,其导致抽吸效应,因而得到冷却气流,而此气流不需要例如通过风扇主动形成。
在具体的优选变化例中,入口开口和出口开口被定位在同一风道中,其中经由轮廓元件的风道的改进的结果是产生气压差。这个变化例的优点是降低污染冷却空气导向件的风险。此冷却空气在风道中的主流动方向上横向分叉,因而重度灰尘颗粒,例如雪或污染物,不能污染入口开口和出口开口。跟随气流的细小灰尘不构成问题,这是因为细小灰尘在出口处再次离开冷却空气导向件。
根据本发明的冷却空气导向件可以实现对带有激光二极管的照明灯的充分的冷却。冷却装置具有成本效应并且坚固耐用。此外,不需要电力,这是因为其纯粹被动工作,因而不需要诸如风扇或者珀耳帖元件的有源部件。
附图标记列表
1照明灯
2激光二极管
3冷却体
3a固态本体
3b销
3c冷却体的顶部
3d凸缘
3e薄板
4入口管道
5出口管道
6机动车辆
7外壳
7a后外壳部分
8入口开口
9出口开口
10风道
11侧壁
12轮廓元件
13,13'孔眼
14壁部分
15内弯曲部
16凸缘
17分隔壁

Claims (15)

1.一种冷却装置,所述冷却装置用于机动车辆的照明灯(1)、尤其是用于激光照明灯,
其中所述冷却装置包括用于与照明灯(1)的光源(2)热接触的冷却体(3)以及一个或多个被动空气导向件;
其中每个空气导向件包括入口管道(4)和出口管道(5),以使得当所述机动车辆(6)正在移动时,来自所述照明灯(1)外部的外部空气经由所述入口管道(2)被供给至所述冷却体(3),并且所述外部空气经由所述出口管道(5)被再次排出;
其中所述外部空气经由远离所述冷却体(3)定位的入口开口(8)进入所述入口管道(4),并且经由远离所述冷却体(3)定位的出口开口(9)离开所述出口管道(5);以及
其中所述冷却装置配置成被定位在所述机动车辆(6)中,以使得当所述机动车辆(6)正在移动时,所述入口开口(8)处的气压大于所述出口开口(9)处的气压。
2.根据权利要求1所述的冷却装置,其特征在于,对于至少一个空气导向件,所述入口开口(8)和所述出口开口(9)设置在所述机动车辆(6)的风道(10)的壁(11)中,在所述风道中,当所述机动车辆(6)正在移动时产生气流,其中所述风道(10)与所述入口开口(8)和所述出口开口(9)相互作用,以使得当所述机动车辆(6)正在移动时,所述入口开口(8)处的气压大于所述出口开口(9)处的气压。
3.根据权利要求2所述的冷却装置,其特征在于,在所述风道(10)的壁部分(14)中的所述入口开口(8)和所述出口开口(9)之间布置轮廓元件(12),当所述机动车辆(6)正在移动时,所述轮廓元件导致气流在所述出口开口(9)处快于所述入口开口(8)处。
4.根据权利要求3所述的冷却装置,其特征在于,所述轮廓元件(12)导致在所述出口开口(9)的区域中的所述风道(10)中的气流变窄和/或在所述入口开口(8)后面在所述气流的方向上的气流节流。
5.根据权利要求3或4所述的冷却装置,其特征在于,所述入口开口(8)和所述出口开口(9)在垂直于所述风道(10)中的气流的方向上相对于彼此偏移,其中所述轮廓元件(12)是细长元件并且在所述入口开口(8)和所述出口开口(9)之间沿其纵向方向延伸。
6.根据权利要求3至5中的一项所述的冷却装置,其特征在于,所述轮廓元件(12)具有斜坡形状或波形形状或被成形为机翼形。
7.根据权利要求2至6中的一项所述的冷却装置,其特征在于,在所述风道(10)的壁部分(14)中设置内弯曲部(15),所述内弯曲部在所述气流的方向上被定位在所述入口开口(8)的正前方。
8.根据权利要求2至7中的一项所述的冷却装置,其特征在于,所述入口开口(8)和所述出口开口(9)布置在所述风道(10)的基本垂直延伸的侧壁(11)中。
9.根据权利要求2至8中的一项所述的冷却装置,其特征在于,所述风道(10)是所述机动车辆(6)中的制动风道或者用于改进所述机动车辆(6)的空气动力特性的风道。
10.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置,其特征在于,为在所述入口开口(8)和/或所述出口开口(9)处的至少一个空气导向件设置格栅,具体地为薄板状格栅。
11.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置,其特征在于,对于至少一个空气导向件,所述入口开口(8)布置在所述机动车辆(6)的前方,具体地在保险杆处。
12.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置,其特征在于,对于至少一个空气导向件,所述出口开口(5)布置在所述机动车辆(6)的侧向区域中,具体地在所述机动车辆(6)的车轮外壳中,或者在所述机动车辆(6)的地板中,优选地在冲压空气边缘的后面,或者在所述机动车辆(6)的散热器风扇的抽吸区域中或在所述机动车辆(6)的风道(10)中。
13.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置,其特征在于,所述照明灯(1)包括用于发射光的透镜,所述透镜从所述机动车辆(6)的前面区域延伸进入侧面区域,其中对于至少一个空气导向件,所述入口开口(8)在所述前面区域中设置在所述透镜中,而所述出口开口(9)在所述侧面区域中设置在所述透镜中。
14.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置,其特征在于,所述冷却体(3)的正在被供给外部空气的部分布置在所述照明灯(1)的外壳外部,和/或所述冷却体(3)包括多个肋片和/或薄板(3e)和/或销(3a),所述外部空气围绕所述多个肋片和/或薄板(3e)和/或销(3a)流动。
15.一种机动车辆,包括多个照明灯(1),其中为所述照明灯(1)中的一个或多个设置根据前述权利要求中的一项所述的相应的冷却装置。
CN201480043430.XA 2013-08-23 2014-08-13 用于机动车辆的照明灯、尤其是用于激光照明灯的冷却装置 Pending CN105452758A (zh)

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