DE102004036931B4

DE102004036931B4 - Automobiler Scheinwerfer

Info

Publication number: DE102004036931B4
Application number: DE102004036931A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr.rer.nat. Moisel; Kurt Pressmar; Manfred Dipl.-Ing. Rode
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: DE102004036931A1

Abstract

Automobiler Scheinwerfer mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Lichtquelle mit einem Array aus mehreren LEDs oder IREDs vorgesehen ist,
wobei der wenigstens einen Lichtquelle wenigstens ein Kühlkörper zugeordnet ist und
wobei elektrische Leitungen zur Zuführung der elektrischen Energie zu den LEDs und/oder IREDs der Lichtquelle vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Kühlkörper (1a, 1b) als elektrische Leitung zur Zuführung der elektrischen Energie ausgebildet ist,
dass wenigstens zwei Kühlkörper (1a, 1b) plattenförmig ausgebildet sind,
dass die plattenförmigen Kühlkörper (1a, 1b) einen Stapel bildend flächig miteinander verbunden und gegeneinander elektrisch isoliert sind,
und dass mehrere LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) auf einer Schmalseite des oder der plattenförmigen Kühlkörper (1a, 1b) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen automobilen Scheinwerfer mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Lichtquelle mit einem Array aus mehreren LEDs oder IREDs vorgesehen ist.
Aus dem Gebrauchsmuster DE 201 20 770 U1 ist ein solcher automobiler Scheinwerfer zu entnehmen, der wenigstens eine Lichtquelle mit einem Array aus mehreren oberflächenmontierbaren LEDs aufweist, wobei diese LEDs auf einer flexiblen Leiterplatte mittels der üblichen SMT-Technologien montiert wurden, wobei auf der Leiterplatte elektrische Leitungen zur Zuführung von Energie und zur elektrischen Ansteuerung der LEDs vorgesehen sind. Der flexiblen Leiterplatte ist ein plattenförmiger metallischer Kühlkörper zugeordnet, der zusammen mit der flexiblen Leiterplatte eine Einheit bildet und diese Einheit im Gehäuse des automobilen Scheinwerfers angeordnet ist. Die mehrlagige flexible Leiterplatte ist dabei auf der Schmalseite des plattenförmigen Kühlkörpers aufgeklebt. Jeweils einer solchen Einheit ist ein Reflektionselement zugeordnet, das das ausgesendete sichtbare Licht der LEDs umlenkt und aus dem Gehäuse des automobilen Scheinwerfers leitet. Dieser automobile Scheinwerfer erweist sich als sehr aufwendig in seinem Aufbau.
Weiterhin ist aus der japanischen Patentanmeldung mit der Publikationsnummer JP 2000-183404 eine nicht-automobile Beleuchtungseinrichtung zu entnehmen, die auf einem Isolationsträger mehrere, auf dessen Oberfläche angeordnete elektrische Leitungen aufweist. Eine elektrische Zuleitung ist mit mehreren quaderförmigen Kupferelementen versehen, auf welchen jeweils ein LED-Chip angeordnet ist, der mittels eines Bonddrahtes elektrisch so verbunden ist, dass der LED-Chip betrieben werden kann. Diese Beleuchtungsanordnung ist für den automobilen Einsatz wenig geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen automobilen Scheinwerfer nach dem Oberbegriff anzugeben, der einfach aufgebaut ist und eine wirksame Kühlung der empfindlichen LEDs oder IREDs zeigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen automobilen Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung hat einen automobilen Scheinwerfer zum Gegenstand, der mit einem Gehäuse versehen ist, in dem eine oder mehrere Lichtquellen angeordnet sind. Dabei ist wenigstens eine Lichtquelle mit mehreren LEDs für sichtbares Licht oder mit IREDs für infrarote Strahlung versehen, welche zu einem Array aus LEDs und/oder IREDs zusammengefasst sind. Die LEDs bzw. IREDs senden sichtbares Licht oder infrarote Strahlung aus, die aus dem automobilen Scheinwerfer heraustreten und zur Beleuchtung der Fahrzeugumgebung oder alternativ auch dem Fahrzeuginnenraum Verwendung finden. Dabei ist jeder Lichtquelle wenigstens ein metallischer Kühlkörper zugeordnet, der nicht nur die Funktion eines Kühlkörpers zeigt, sondern auch als elektrische Leitung zur Zuführung elektrischer Energie zu den LEDs oder IREDs der Lichtquelle verwendet werden kann. Erfindungsgemäß gelingt es hierdurch einen sehr einfachen und robusten Aufbau zu schaffen, der es insbesondere erlaubt, die Energie zu den LEDs bzw. IREDs ohne das Vorsehen besonderer, zusätzlicher Leiterplatten oder einer Vielzahl zusätzlicher elektrischer Kabel oder Leiterbahnen auf der Oberfläche der Leiterplatten oder anderer Gegenstände im Scheinwerfer zu ermöglichen.
Dabei hat es sich besonders bewährt, einer Lichtquelle nicht nur einen Kühlkörper zuzuordnen, sondern wenigstens zwei, die getrennte elektrische Leitungen realisieren und gemeinsam die Zuführung der elektrischen Energie zu den LEDs bzw. IREDs der Lichtquelle sicherstellen. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Kühlkörper gegeneinander isoliert und aneinanderstoßend ausgebildet, so dass eine sehr kompakte und robuste, insbesondere vibrationsrobuste Anordnung gegeben ist. Als Isolierung zwischen den beiden Kühlkörpern hat sich insbesondere die Verwendung eines elektrisch nichtleitenden Klebers oder einer Isolationsfolie, insbesondere mit klebender Oberfläche, besonders bewährt, da diese einerseits einfach zu fertigen und andererseits sehr robust und sicher in ihren Isolationseigenschaften ist.
Durch die Verwendung von ungehäusten LEDs oder IREDs gelingt es, die Packungsdichte und damit die Lichtstärke des automobilen Scheinwerfers mit der wenigstens einen Lichtquelle auf hohem Niveau zu realisieren, ohne dass die kompakte, robuste und sichere Ausbildung der Lichtquelle mit zugeordneten Kühlkörpern verlorengeht. Dabei hat es sich besonders bewährt, die IREDs bzw. die LEDs als Chips zu realisieren, die mittels Bondtechnik auf den metallischen Kühlkörpern angebracht und mit diesen elektrisch verbunden sind. Hierdurch ist insbeson dere sichergestellt, dass keine oder nahezu keine Abschattungen durch große und dicke elektrische Zuleitungen oder Gehäuseteilen der LEDs oder IREDs gegeben sind, die sich negativ auf die Lichtausbeute des automobilen Scheinwerfers auswirken.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den oder die Kühlkörper plattenförmig auszubilden und die LEDs oder IREDs auf einer Schmalseite des oder der plattenförmigen Kühlkörper anzuordnen. Dabei kann der plattenförmige Kühlkörper die Gestalt eines metallischen Streifens einnehmen, der in seinen Dimensionen einerseits sehr dünn und anderseits von beachtlicher Fläche ausgebildet sein kann. Die Schmalseite entspricht dabei der Schnittfläche des metallischen Streifens. Dabei ist die Dicke des plattenförmigen Kühlkörpers, respektive des als Streifen ausgebildeten Kühlkörpers so gewählt, dass die insbesondere ungehäusten als LED-Chips oder als IRED-Chips ausgebildeten LEDs bzw. IREDs auf der Schmalseite angeordnet werden können. Dies ist insbesondere dadurch gegeben, wenn die Dicke des plattenförmigen Kühlkörpers in derselben Größenordnung wie die Ausmaße der LEDs bzw. der IREDs ist. Dabei hat sich insbesondere ein Verhältnis zwischen Dicke und Ausmaße von unter 10:1, insbesondere im Bereich von 2:1, bewahrt.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenigstens zwei plattenförmige Kühlkörper zu verwenden und diese zumindest teilweise gegeneinander elektrisch isoliert, einen Stapel bildend miteinander zu verbinden. Die elektrisch isolierten Kühlkörper bilden die beiden elektrischen Leitungen zur Versorgung der LEDs oder IREDs mit elektrischer Energie. Dabei sind die LEDs oder IREDs auf einer Schmalseite des oder der Kühlkörper insbesondere so angeordnet, dass sie auf derselben Schmalseite des einen Stapels aus plattenförmigen Kühlkörpern angeordnet sind. Hierdurch ist eine sehr wirkungsvolle Lichtquelle mit hoher Lichtausbeute gegeben. Dabei werden die LEDs oder IREDs bevorzugt auf einer Schmalseite des einen plattenförmigen Kühlkörpers angeordnet und über Bonddrähte mit dem anderen plattenförmigen Kühlkörper verbunden, so dass diese LEDs bzw. IREDs gemeinsam über die beiden gegeneinander isolierten, plattenförmigen Kühlkörper mit elektrischer Energie versorgt und damit parallel betrieben werden können. Dabei können die LEDs oder IREDs nicht nur auf einer einzigen Schmalseite des Stapels angeordnet sein, sondern auch auf mehreren Schmalseiten angeordnet sein. Hierdurch lassen sich sehr differenzierte Beleuchtungssituationen schaffen.
Es hat sich besonders bewährt, die Anzahl der parallel betriebenen LEDs oder IREDs so zu wählen, dass eine ausreichende Lichtstärke des Scheinwerfers, insbesondere auch im Hinblick auf die gewünschte Leuchtdichte der Lichtquelle, erreicht wird, ohne dass die mögliche, maximale Kühlleistung durch den oder die Kühlkörper überschritten ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein robuster automobiler Scheinwerfer geschaffen ist, der eine Überhitzung und damit Beschädigung der verwendeten LEDs oder IREDs weitgehend ausschließt.
Als besonders vorteilhaft hat es erwiesen, mehrere Stapel mit parallel betriebenen LEDs oder IREDs elektrisch miteinander zu verbinden, wobei dies vorzugsweise in Form einer seriellen Verschaltung erfolgt. Hierdurch gelingt es, insbesondere durch die Wahl der Anzahl der in Serie geschalteten Stapel, die Fahrzeugbordspannung voll auszunutzen bzw. so weitgehend auszunutzen, dass eine äußere Spannungsanpassung, insbesondere Spannungsminderung, nicht erforderlich ist. Dies senkt den externen Beschaltungsaufwand und führt insgesamt zu einer besonders robusten Anordnung eines automobilen Scheinwerfers.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die mehreren elektrisch verbundenen Stapel zu einem großen gemeinsamen Stapel zu verbinden, wodurch eine sehr kompakte und lichtstarke und insbesondere mechanisch robuste Lichtquelle mit hoher Lichtleistung und Lichtdichte erreicht ist. Dabei hat es sich besonders bewährt, die Stapel, insbesondere mittels Verkleben, zu einem gemeinsamen Stapel zu verbinden, wobei die Verklebung insbesondere vollflächig erfolgt, so dass eine sehr sichere und robuste Verbindung der Stapel geschaffen ist. Dabei wird die Orientierung der verbundenen Stapel insbesondere so gewählt, dass die LEDs bzw. IREDs vorzugsweise auf einer gemeinsamen Schmalseite des gemeinsamen Stapels angeordnet sind.
Neben der Möglichkeit, auf einem Kühlkörper sowohl LEDs als auch IREDs anzuordnen, hat es sich besonders bewährt, einzelne Stapel ausschließlich mit LEDs oder ausschließlich mit IREDs zu versehen, so dass diese auf einfache Weise selektiv angesteuert werden können und der Scheinwerfer dadurch entweder nur infrarote Strahlung oder nur sichtbares Licht aussenden kann. Auch ein Parallelbetrieb ist möglich. Um eine gleichmäßige Licht- bzw. Strahlungsdichte zu erreichen, hat es sich besonders bewährt, Stapel mit ausschließlich LEDs ab wechselnd mit Stapel mit ausschließlich IREDs anzuordnen und dadurch ein gleichmäßige, abwechselnde Anordnung von infraroten Strahlungs- bzw. Lichtquellen zu realisieren, die einen sehr wirkungsvollen, automobilen Scheinwerfer für infrarote Strahlung und sichtbares Licht realisieren lassen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die LEDs oder IREDs mittels eines thermisch und elektrisch gut leitenden Klebers auf dem oder den Kühlkörpern zu befestigen. Dies führt einerseits zu einer sehr wirkungsvollen, elektrischen Kopplung der LEDs bzw. IREDs mit der elektrischen Zuleitung durch den Kühlkörper und andererseits zu einer besonders wirksamen, thermischen Kopplung zum Kühlkörper und damit zu einer besonderen, wirkungsvollen Ableitung der erzeugten Wärme beim Betrieb der LEDs bzw. IREDs.
Diese Ableitung der erzeugten Wärme wird insbesondere dadurch verbessert bzw. verstärkt, dass in Kühlkörpern ein oder mehrere Kanäle vorgesehen sind, durch die ein Kühlmittel durchgeführt werden kann. Als derartiges Kühlmittel hat sich insbesondere Luft bewährt, die vorzugsweise über die Fahrtluft gewonnen und durch die Strömung der Fahrtluft durch die Kanäle gepresst bzw. geführt wird. Die Kanäle sind dabei vorzugsweise mäandrierend und verjüngend bzw. erweiternd ausgebildet, wobei die Gestalt und der Durchmesser der Kanäle an die Zuführung des Kühlmittels bzw. an die Art des Kühlmittels angepasst ist. Vorzugsweise werden enge Kanäle im Bereich hoher abzuführender Wärme vorgesehen, so dass eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in diesem Bereich entsteht. Dies führt zu einem besonders wirksamen Abführen der Wärme.
Nach einer bevorzugten Ausbildung des automobilen Scheinwerfers wird der oder die Kühlkörper aus Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber oder einer Kombination daraus gebildet. Diese Metalle erweisen sich sowohl aufgrund ihrer thermischen wie auch ihrer elektrischen Eigenschaft als besonders geeignet. Insbesondere hat sich eine Anordnung aus Kupfer bzw. Aluminium als Kern des Kühlkörpers, welcher entweder mit einer Goldschicht oder mit einer Silberschicht bzw. einer Kombination daraus überzogen ist, besonders bewährt. Hierdurch lassen sich in besonders vorteilhafter Weise kostengünstige Kühlkörper von hoher Qualität mit besonders vorteilhaften, elektrischen und thermischen Eigenschaften realisieren. Insbesondere ist eine Aufbringung von LED-Chips oder IRED-Chips auf eine silberne oder goldene Oberfläche des Kühlkörpers auf vorteilhafte Weise mit hoher Qualität möglich.
Daneben hat es sich besonders bewährt, wenigstens einen Kühlkörper so in dem Gehäuse anzuordnen, dass er das Gehäuse des Scheinwerfers durchstößt und vorzugsweise so mit dem Bordnetz des Fahrzeuges elektrisch gekoppelt ist, dass diese Kopplung nicht im Innern des Gehäuses, sondern außerhalb des Gehäuses erfolgt. Hierdurch ist einerseits eine sehr wirkungsvolle Kühlung der LEDs bzw. IREDs über den Kühlkörper zur Außenwelt des automobilen Scheinwerfers gegeben und andererseits eine sehr einfache und wartungsfreundliche, elektrische Verbindung geschaffen, welche den Aufbau des Scheinwerfers sehr einfach hält.
Dieser einfache Aufbau wird zusätzlich optimiert, indem die LEDs oder IREDs der Lichtquelle ohne Zwischenschaltung einer Leiterplatte thermisch und elektrisch mit dem wenigstens einen Kühlkörper gekoppelt sind. Dadurch ist ein sehr einfacher elektrischer und thermischer Aufbau der Lichtquelle mit Kühlkörper geschaffen, was zu einem sehr robusten und wartungsfreundlichen und lichtstarken, automobilen Scheinwerfer führt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der Kühlkörper sowohl eine thermische Funktion als auch eine elektrische Funktion einnimmt und dies so erfolgt, dass keine zusätzlichen, elektrischen Leitungen zur Energieversorgung oder Steuerung der LEDs oder IREDs innerhalb des Gehäuses notwendig sind. Diese besondere Ausbildung des automobilen Scheinwerfers verzichtet auf zusätzliche, elektrische Leitungen im Gehäuse des Scheinwerfers zur ergänzenden Energieversorgung der LEDs oder IREDs bzw. zu deren Ansteuerung.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden in dem oder den Kühlkörpern Reflektoren ausgebildet, die durch Aus nehmungen, insbesondere auf der Schmalseite der plattenförmigen Kühlkörper, gebildet sind. In diese Ausnehmungen werden die insbesondere ungehäusten LEDs oder die insbesondere ungehäusten IREDs angeordnet, wodurch eine veränderte Abstrahlcharakteristik der LEDs oder IREDs ermöglicht wird. Dies wird in besonders vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass die Ausnehmungen der Kühlkörper vergoldet oder versilbert ausgebildet sind. Durch die Vergoldung bzw. Versilberung sind die Reflektionseigenschaften der Ausnehmungen besonders wirkungsvoll realisiert und zudem die Integration der insbesondere ungehäusten LEDs bzw. IRED-Chips vorteilhaft ermöglicht. Vorzugsweise werden die Ausnehmungen durch einen Stempel im Rahmen des Fertigungsprozesses der plattenförmigen Kühlkörper realisiert.
Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, die Kühlkörper in einem Bereich, der von den LEDs bzw. IREDs abgesetzt ist, so auszubilden, dass die zu einem Stapel zusammengefügten Kühlkörper auseinandergespreizt und dadurch einen größeren Abstand zueinander aufweisen als im Bereich der LEDs. Hierdurch wird eine vergrößerte Kühlfläche bzw. eine wirksamere Kühlfläche erzeugt, die zu einer besseren Kühlwirkung führt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, diesen Bereich mit größerem Abstand außerhalb des Gehäuses des automobilen Scheinwerfers anzuordnen, wodurch die verbesserte Kühlwirkung noch weiter erhöht werden kann. Auch gelingt es hierdurch, die Kontaktierung der Kühlkörper mit dem Bordnetz außerhalb des Gehäuses zu realisieren, was zu einem vereinfachten und wartungsfreundlicheren Aufbau des Scheinwerfers führt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer beispielhaften Anordnungen aus IREDs bzw. LEDs mit Kühlkörpern näher erläutert.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Lichtquelle mit zwei plattenförmigen Kühlkörpern,
2 zeigt in einer Seitenansicht die Lichtquelle aus 1,
3 zeigt in einer Seitenansicht eine Lichtquelle mit mehreren, in Serie geschaltenen Stapeln und
4 zeigt in einer Seitenansicht eine Lichtquelle mit zwei Stapeln.
In 1 ist eine Lichtquelle mit zugeordneten Kühlkörpern 1a, 1b dargestellt, die Teil eines automobilen Scheinwerfers mit einem Gehäuse ist. Die Lichtquelle zeigt eine Reihe von LEDs 2, welche zu einem reihenförmigen Array zusammengefasst sind. Die LEDs 2, welche sichtbares Licht aussenden, sind auf der Schmalseite des plattenförmigen Kühlkörpers 1a angeordnet. Über Bonddrähte 3 sind die als ungehäuste LED-Chips 2 ausgebildeten LEDs mit dem zweiten Kühlkörper 1b, der ebenso plattenförmig ausgebildet ist, verbunden. Über diese elektrische Verbindung gelingt es eine elektrische Verbindung zwischen den elektrisch leitenden Kühlkörpern 1a und 1b zu schaffen und hierdurch die Versorgung der LEDs mit elektrischer Energie sicherzustellen. Dies erfolgt dabei ohne zusätzliche, elektrische Leitungen bzw. ohne zusätzliche Leiterplatten, welche die direkte Energieversorgung der LEDs ermöglichen könnten. Damit ist sichergestellt, dass die Lichtquelle aus den sechs LEDs 2 und den zugeordneten Kühlkörpern mit den Bonddrähten 3 ohne weitere elektrische Kabel oder Leiterplatten eine geschlossene, elektrische Leitungsverbindung ermöglichen.
Neben der Funktion als elektrische Leitung haben die Kühlkörper 1a, 1b die zusätzliche Funktion als Kühlkörper zur Abfuhr oder zur Verteilung der Wärme, welche beim Betrieb der LEDs 2 erzeugt wird, zu dienen. Durch die Zusammenführung der elektrischen wie auch der thermischen Funktion in den Kühlkörpern 1a, 1b ist es ermöglicht, eine sehr einfach aufgebaute Lichtquelle zu schaffen, die sich zudem als sehr robust erweist. Durch die Verwendung der ungehäusten LED-Chips 2 wird zudem eine hohe Packungsdichte und damit eine hohe Lichtstärke bzw. hohe Lichtdichte der Lichtquelle und damit des automobilen Scheinwerfers erreicht.
Durch die Anordnung der LEDs 2 in einer Reihe, welche sich über die Schmalseite des plattenförmigen Kühlkörpers 1a erstreckt, ist zudem sichergestellt, dass die LEDs 2 gemeinsam über die gemeinsame Zuführung der elektrischen Energie über die beiden Kühlkörper 1a, 1b realisiert ist. Hierdurch ist eine besonders kompakte und robuste Energieversorgung geschaffen. Dies wird dadurch erreicht, indem die LEDs 2 parallel betrieben werden.
Vorzugsweise werden die LEDs 2 mittels eines thermisch und elektrisch, gut leitenden Klebers auf der Schmalseite des Kühlkörpers 1a befestigt, so dass sowohl die elektrische wie auch die thermische Kopplung in besonderen Maße gegeben ist und damit der einfache Aufbau der Lichtquelle im besonderen Maß erreicht ist, was sich sehr positiv auf die Robustheit und Wartungsfreundlichkeit der Lichtquelle und damit des automobilen Scheinwerfers auswirkt.
Durch die Beabstandung der Kühlkörper 1a und 1b zueinander ist eine ausreichende elektrische Isolierung der Kühlkörper 1a, 1b zueinander geschaffen, die bedarfsgemäß durch ein Vorsehen einer zusätzlichen Isolierfolie 4 weiter verbessert werden kann. Eine solche ist in 2 dargestellt. Die Isolierfolie 4 ist flächig zwischen den beiden Kühlkörpern 1a und 1b eingebracht und trennt diese wirkungsvoll, elektrisch isolierend gegeneinander. Dabei ist die Isolationsfolie 4 zwischen den beiden Kühlkörpern 1a, 1b eingeklebt, so dass ein kompakt ausgebildeter zusammenhängender Stapel aus zwei plattenförmigen Kühlelementen 1a, 1b mit dazwischen angeordneter, isolierender Folie 4 gebildet ist. Auf der oberen Schmalseite des metallischen Kühlkörpers 1a sind die als ungehäuste LED-Chips 2 ausgebildeten LEDs angeordnet, welche über Bonddrähte 3 mit dem anderen plattenförmigen Kühlkörper 1b elektrisch verbunden sind.
Die Kühlkörper 1a, 1b sind aus einem Kern aus Kupfer gebildet, dessen Oberfläche vergoldet ist. Als Isolationsfolie 4 wird vorzugsweise eine Polyimidschicht verwendet. Durch die Verwendung einer vergoldeten Oberfläche ist die Aufbringung von ungehäusten LED-Chips 2 und der Bonddrähte 3 auf hohem Qualitätsniveau ermöglicht.
Es entsteht eine stapelförmige Anordnung, welche robust und dauerhaft miteinander verbunden ist und somit auch unter schwierigen, automobilen Rahmenbedingungen, wie Erschütterungen und Temperaturunterschiede, dauerhaft seine Funktion als Lichtquelle in einem automobilen Scheinwerfer erfüllt.
In 3 ist ein in Serie geschalteter, gemeinsamer Stapel aus mehreren Stapeln von Kühlkörpern 1a, 1b mit zugeordneten LEDs 2 dargestellt. Die Reihenfolge der Stapel ist dabei so gewählt, dass abwechselnd Kühlkörper 1a mit LEDs 2 von Isolationsfolien 4 und anschließend von Kühlkörpern 1b ohne LEDs gefolgt werden, um dann anschließend direkt wiederum von einem solchen Stapel gefolgt zu sein. Dabei sind jeweils die Kühlkörper 1b flächig mit den direkt benachbarten Kühlkörpern 1a mit LEDs 2 verbunden. Dabei ist die flächige Verbindung so ausgebildet, dass sie sowohl elektrisch wie auch thermisch miteinander gekoppelt sind und dadurch auf demselben elektri schen Potential wie auch auf demselben thermischen Potential liegen. Die Serienschaltung ist durch die elektrische Verbindung über die Bonddrähte 3 geschaffen. Dadurch, dass die LEDs 2 alle auf derselben Seite des gemeinsamen Stapels angeordnet sind, ist eine sehr kompakte Anordnung der LEDs geschaffen. Bei dieser Anordnung werden die reihenförmigen Arrays auf den Kühlkörpern 1a zu einem flächenförmigen Array auf der Schmalseite des gemeinsamen Stapels aus mehreren Einzelstapeln (1a, 4, 1b) zusammengeführt. Diese Anordnung ermöglicht sehr hohe Lichtstärken.
Neben dieser Anordnung gemäß 3 hat sich alternativ die in 4 dargestellte Anordnung aus zwei Stapeln bewährt. Bei diesen sind zwei Kühlkörper 1a mit LEDs 2a und IREDs 2b thermisch und elektrisch miteinander verbunden. Diese sind durch jeweils eine Anordnung aus Isolationsfolie 4 mit zugehörigem, plattenförmigem Kühlkörper 1b umfasst. Die elektrische Verbindung zwischen den Kühlkörpern 1a und 1b erfolgt jeweils über die LEDs 2a bzw. IREDs 2b über die Bonddrähte 3 zu den plattenförmigen Kühlkörpern 1b. Auch hier sind die LEDs 2a bzw. die IREDs 2b als ungehäuste Chips ausgebildet, die jeweils in einer Reihe auf der Schmalseite der Kühlkörper 1a angeordnet sind. Durch die Anordnung der LEDs 2a und IREDs 2b in einer direkt benachbarten Reihe ist es möglich, die LEDs 2a bzw. die IREDs 2b einzeln oder gemeinsam anzusteuern und in Betrieb zu nehmen. Hierdurch ist es möglich, bei hoher Licht- bzw. Strahlungsdichte des Scheinwerfers bedarfsgemäß die Eigenschaften des automobilen Scheinwerfers den Bedürfnissen im Fahrbetrieb anzupassen.
Bei diesen Ausbildungen der Lichtquellen gemäß 3 und 4 ist es möglich, die Anzahl der einzelnen Stapel so zu wählen, dass der gesamte Spannungsabfall über den gemeinsamen, in Serie geschalteten Stapel im Wesentlichen der Bordspannung des Fahrzeuges entspricht. Hierdurch ist ein Vorsehen einer Spannungsreduktion, beispielsweise durch einen Spannungsteiler, nicht notwendig. Die Ansteuerschaltung der Lichtquelle, respektive des automobilen Scheinwerfers, kann dadurch wesentlich vereinfacht werden. Auch hierdurch wird die Anfälligkeit des automobilen Scheinwerfers weiter reduziert.

Claims

Automobiler Scheinwerfer mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Lichtquelle mit einem Array aus mehreren LEDs oder IREDs vorgesehen ist, wobei der wenigstens einen Lichtquelle wenigstens ein Kühlkörper zugeordnet ist und wobei elektrische Leitungen zur Zuführung der elektrischen Energie zu den LEDs und/oder IREDs der Lichtquelle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlkörper (1a, 1b) als elektrische Leitung zur Zuführung der elektrischen Energie ausgebildet ist, dass wenigstens zwei Kühlkörper (1a, 1b) plattenförmig ausgebildet sind, dass die plattenförmigen Kühlkörper (1a, 1b) einen Stapel bildend flächig miteinander verbunden und gegeneinander elektrisch isoliert sind, und dass mehrere LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) auf einer Schmalseite des oder der plattenförmigen Kühlkörper (1a, 1b) angeordnet sind.
Automobiler Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kühlkörper (1a, 1b) vorgesehen sind, die jeweils eine eigene, elektrische Leitung zur gemeinsamen Zuführung der elektrischen Energie zu den LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) bilden.
Automobiler Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) ungehäust als LED-Chips (2, 2a) oder als IRED-Chips (2b) ausgebildet sind.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) auf einer Schmalseite der einen Stapel bildenden, plattenförmigen Kühlkörper (1a, 1b) angeordnet sind.
Automobiler Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Schmalseite eines plattenförmigen Kühlkörpers (1b) mittels Bonddrähten (3) mit den LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) auf der einen Schmalseite des anderen plattenförmigen Kühlkörpers (1a) verbunden sind und dadurch eine elektrische Verbindung zwischen dem einen plattenförmigen Kühlkörper (1b) über die Bonddrähte (3) zu den parallel betriebenen LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) und anschließend zu dem anderen plattenförmigen Kühlkörper (1a) geschaffen ist.
Automobiler Scheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, einen Stapel bildende Kühlkörper (1a, 1b) vorgesehen sind und jeweils paarweise elektrisch miteinander verbunden sind und insbesondere einen gemeinsamen Stapel bilden.
Automobiler Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stapel vorgesehen sind, die jeweils elektrisch seriell miteinander verschaltet sind.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) der Lichtquelle ohne Zwischenschaltung einer externen Spannungsanpassungsschaltung mit dem Bordnetz des Fahrzeuges elektrisch über den wenigstens einen Kühlkörper (1a, 1b) gekoppelt sind.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stapel ausschließlich LEDs (2, 2a) und sein benachbarter Stapel ausschließlich IREDs (2b) aufweist.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) mittels eines thermisch gut leitenden Klebers auf dem wenigstens einen Kühlkörper (1a, 1b) befestigt sind.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Kanäle in einem Kühlkörper (1a, 1b) zur Durchführung eines Kühlmittels vorgesehen sind.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlkörper (1a, 1b) aus Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber oder einer Kombination daraus gebildet ist.
Automobiler Scheinwerfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des wenigstens einen Kühlkörpers aus Kupfer, Aluminium oder Silber oder einer Kombination daraus gebildet ist und zumindest teilweise mit einer Oberfläche aus Gold versehen ist.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühlkörper (1a, 1b) das Gehäuse des Scheinwerfers durchstößt und insbesondere außerhalb des Gehäuses zur elektrischen Verbindung mit einem Bordnetz eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) der Lichtquelle ohne Zwischenschaltung einer Leiterplatte thermisch und elektrisch mit dem wenigstens einen Kühlkörper (1a, 1b) gekoppelt sind.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ausnehmungen in dem wenigstens einen Kühlkörper (1a, 1b) vorgesehen sind, in denen LEDs (2, 2a) oder IREDs (2b) angeordnet sind und die als Reflektoren wirken.
Automobiler Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kühlkörper (1a, 1b) vorgesehen sind, die Bereiche mit vergrößertem Abstand zueinander aufweisen und dass diese Bereiche insbesondere außerhalb des Gehäuses angeordnet sind.