DE102005060736B4 - Scheinwerfer mit Kondensatabscheider - Google Patents

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Abstract

Scheinwerfer (10) mit mindestens einem Scheinwerfergehäuse, mit mindestens einer im Scheinwerfer angeordneten Lichtquelle (40), mit mindestens einer im Scheinwerfer angeordneten Wärmequelle (50) und mit mindestens einem, in der Lichtabstrahlrichtung angeordneten, den Scheinwerfer begrenzenden Scheinwerferglas (30), wobei im Scheinwerfer eine Fördervorrichtung (80) angeordnet ist, die Luft von der Wärmequelle am Scheinwerferglas entlang fördert,
– wobei im Scheinwerfer (10) eine Wärmesenke (60) angeordnet ist,
– wobei die Wärmesenke (60) eine Kondensatabführung (64) aufweist, die den Innenraum (15) des Scheinwerfers (10) mit der Umgebung (1) verbindet, und
– wobei die Wärmesenke (60) eine Innenfläche (62) hat, deren von der Luftströmung aus gesehene Anfangsbereich eine größere Rautiefe aufweist als die restliche Innenfläche (62).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit mindestens einem Scheinwerfergehäuse, mit mindestens einer im Scheinwerfer angeordneten Lichtquelle, mit mindestens einer im Scheinwerfer angeordneten Wärmequelle und mit mindestens einem, in der Lichtabstrahlrichtung angeordneten, den Scheinwerfer begrenzenden Scheinwerferglas, wobei im Scheinwerfer eine Fördervorrichtung angeordnet ist, die Luft von der Wärmequelle am Scheinwerferglas entlang fördert.
  • Bei niedrigen Umgebungstemperaturen besteht die Gefahr, dass in einem Scheinwerfer Feuchtigkeit am Scheinwerferglas kondensiert. Die Leuchtstärke des Scheinwerfers und damit die Sicherheit des Fahrzeuges wird beeinträchtigt.
  • Aus der DE 102 13 680 A1 sind zwei Ausführungsbeispiele für Scheinwerfer mit Kondensatabscheider bekannt. Im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Luftbewegung nur durch natürliche Konvektion, ihre Richtung und ihre Stärke ist allein abhängig vom Temperaturprofil im Scheinwerfer. Je gleichmäßiger dieses Temperaturprofil ist, desto geringer ist die sich einstellende, auf einen Temperaturausgleich gerichtete Luftbewegung. Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Scheinwerfer-Kühlvorrichtung mittels eines separaten Kreislaufs an die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gekoppelt. Die Bewegung der Luft im Scheinwerfer ist eher zufällig.
  • Aus der nachveröffentlichten DE 10 2005 019 651 A1 ist ein Scheinwerfer bekannt, in dem mittels eines Trocknungsmittels die Gefahr des Beschlagens vermindert wird. Die absolute Feuchtigkeitsmenge im Scheinwerfer bleibt weitgehend konstant, wobei Feuchtigkeit zwischen der Luft im Innenraum des Scheinwerfers und einem Trocknungsmittel ausgetauscht wird.
  • Die DE 20 2005 007 501 U1 offenbart einen Scheinwerfer mit einem Ventilator und einem innerhalb des Scheinwerfers angeordneten Kondensationselement. Das am Kondensationselement anfallende Kondensat kann ungehindert auf den Scheinwerferboden tropfen. Die absolute Feuchtigkeitsmenge im Scheinwerfer bleibt damit konstant.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, einen Scheinwerfer zu entwickeln, bei dem die Feuchtigkeitsmenge im Scheinwerfer reduziert werden kann.
  • Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu ist im Scheinwerfer eine Wärmesenke angeordnet. Die Wärmesenke weist eine Kondensatabführung auf, die den Innenraum des Scheinwerfers mit der Umgebung verbindet. Außerdem hat die Wärmesenke eine Innenfläche, deren von der Luftströmung aus gesehene Anfangsbereich eine größere Rautiefe aufweist als die restliche Innenfläche.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
  • 1: Längsschnitt durch einen Scheinwerfer mit einer Wärmesenke;
  • 2: Längsschnitt durch einen Scheinwerfer mit umgebungsgesteuerter Wärmesenke;
  • 3: Längsschnitt durch einen Scheinwerfer mit innenliegender Wärmesenke;
  • 4: Längsschnitt durch einen Scheinwerfer mit zwei Teilluftströmen;
  • 5: Querschnitt durch eine Wärmesenke nach 1;
  • 6: Querschnitt durch eine Wärmesenke nach 2;
  • 7: Querschnitt durch eine Wärmesenke nach 4.
  • Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Scheinwerfer (10), z. B. einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Der Scheinwerfer (10) hat ein Scheinwerfergehäuse (20), in dem z. B. drei übereinanderliegende Lichtquellen (40) angeordnet sind. In Lichtabstrahlrichtung (5) ist das Scheinwerfergehäuse (20) mittels eines Scheinwerferglases (30) verschlossen. Gleichzei tig begrenzt hier dieses Scheinwerferglas (30) die Fahrzeugkontur.
  • Das Scheinwerfergehäuse (20) ist beispielsweise aus Kunststoff, aus einem Verbundwerkstoff, etc. hergestellt. Es ist z. B. topfartig ausgebildet. An seiner offenen Vorderseite hat das Scheinwerfergehäuse (20) hier einen Befestigungsflansch (21), an dem das Scheinwerferglas (30), dieses besteht z. B. aus Glas, Kunststoff, etc., befestigt ist.
  • Der einzelne Scheinwerfer (10) kann mehrere Scheinwerfergehäuse (20) umfassen. Auch kann das Scheinwerfergehäuse (20) in mehrere Abschnitte unterteilt sein. Das Scheinwerfergehäuse (20) kann auch Kühlelemente zur Abgabe der im Scheinwerfer (10) erzeugten Wärme in die Umgebung (1) aufweisen.
  • Der Scheinwerfer (10) kann so ausgebildet sein, dass ein Luftaustausch zwischen dem Innenraum (15) und der Umgebung (1) möglich ist. Hierzu dienen beispielsweise Ausgleichsöffnungen (14) in der Rückwand (13). Die Summe der Austauschquerschnitte kann beispielsweise 100 Quadratmillimeter betragen. Der Scheinwerfer (10) ist somit zumindest weitgehend geschlossen.
  • Im Scheinwerfergehäuse (20) sind beispielsweise die einzelnen Lichtquellen (40) in Modulen (100) angeordnet. Die Module (100) dienen der gegenseitigen Positionierung der Lichtquelle (40) und von z. B. einer der jeweiligen Lichtquelle (40) nachgeschalteten Linse (47). Statt einer einzelnen Linse (47) kann hier auch ein Linsensystem angeordnet sein. Die Module (100) können steg- oder rahmenförmig aufgebaut sein, wobei bei einem rahmenförmigen Aufbau der Rahmen auf einer oder auf mehreren Seiten Öffnungen aufweist oder offene Seitenflä chen aufweist. Die Module (100) können z. B. einzeln oder gruppenweise verstell- und einstellbar sein.
  • Die einzelne Lichtquelle (40) ist beispielsweise eine Lumineszenzdiode (40), z. B. eine Leuchtdiode. Diese besteht unabhängig von ihren elektrischen Bestandteilen bezüglich ihrer Gehäuseform z. B. aus einem Lichtaustrittskörper (42) und einem Sockel (43). Der Lichtaustrittskörper (42) hat beispielsweise in erster Nährung eine halbkugelförmige Gestalt. Die Höhe des darunter angeordneten Sockels (43) ist in diesem Ausführungsbeispiel niedriger als die Höhe des Lichtaustrittskörpers (42). Der Licht emittierende Chip (41) sitzt bezüglich seiner geometrischen Position z. B. im unteren Bereich des Lichtaustrittskörpers (42) in der Nähe des Sockels (43).
  • Der beim Betrieb der Leuchtdiode (40) erwärmte lichtemittierende Chip (41) ist zumindest thermisch leitend mit der Platine (45) verbunden. Hierfür ist z. B. um den Sockel (43) der LED (40) herum ein Wärmeleitkörper auf der Platine (45) angeordnet. Bei einer Leuchtdiode (40), deren lichtemittierender Chip (41) direkt auf der Platine (45) angeordnet ist, ist der lichtemittierende Chip (41) elektrisch und thermisch leitend mit der Platine (45) verbunden. Die Platinen (45) der einzelnen Leuchtdioden (40) können zumindest thermisch leitend miteinander verbunden sein. Auch ist es denkbar, mehrere Leuchtdioden (40) auf einer Platine (45) anzuordnen.
  • An den den Leuchtdioden (40) abgewandten Seiten der Platinen (45) sind beispielsweise Kühlkörper (50) angeordnet. Diese umfassen hier parallel zueinander angeordnete Kühlrippen (51), die mit der Platinen (45) verbunden sind. Die einzelnen Kühlrippen (51) sind mittels Verbindungsrippen (52) miteinander verbunden. Diese Verbindungsrippen (52) weisen Durchbrüche (53) auf. Selbstverständlich können die Kühlkörper (50) auch eine andere Gestalt haben oder eine andere Anordnung aufweisen. Auch bei einem Aufbau der Module (100) ohne Platine (45) sind die beim Betrieb der Leuchtdiode (40) erwärmten Teile der Leuchtdiode (40) thermisch leitend mit den Kühlkörpern (50) verbunden, z. B. mittels einer Wärmeleitpaste.
  • Im Boden (11) des Scheinwerfers (10) ist eine Wärmesenke (60) angeordnet. Sie sitzt hier im Gehäuse (20) unterhalb der Module (100) und der Kühlkörper (50). Die Wärmesenke (60) umfasst eine z. B. Kondensationsplatte (61) mit einem Kondensatablauf (64). Die Kondensationsplatte (61) besteht beispielsweise aus einem homogenen metallischen Werkstoff, z. B. aus Aluminium, Kupfer, Zink, einer Legierung, etc. Der Werkstoff der hier dargestellten Kondensationsplatte (61) hat eine Wärmeleitfähigkeit, die größer ist als 10 Watt/(Meter·Kelvin). Wird beispielsweise Aluminium eingesetzt, hat dieses eine Wärmeleitfähigkeit von 237 W/(m·K).
  • Die Kondensationsplatte (61) kann auch aus einem Schichtverbundwerkstoff oder einem beschichteten Werkstoff hergestellt sein. Bei einer derartigen Kondensationsplatte (61) hat dann zumindest die zum Innenraum (15) zeigende Deckschicht eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die z. B. größer ist als 10 W/(m·K). Diese Deckschicht umfasst die Innenfläche (62) der Kondensationsplatte (61). Die restlichen Werkstoffschichten können eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  • Die Kondensationsplatte (61) ist beispielsweise eine in der Draufsicht rechteckige Platte. Ihre Länge entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der Hälfte der Länge des Scheinwerfers (10), ihre Breite beispielsweise 90% der Breite des Scheinwerfergehäuses (20). In der 5 ist ein Querschnitt dieser Kondensationsplatte (61) dargestellt, wobei die Schnittebene den Kondensatablauf (64) schneidet. Die hier dar gestellte Kondensationsplatte (61) hat zwei außenliegenden Leitflächen (65), die eine zentrale Längsrinne (66) begrenzen.
  • Die Längsrinne (66) fällt in Richtung der Rückwand (13) des Scheinwerfergehäuses (20) ab und mündet in den Kondensatablauf (64). Der Abstand des Kondensatablaufs (64) vom rückseitigen Ende der Kondensationsplatte (61) beträgt hier beispielsweise ein Zehntel der Länge der Kondensationsplatte (61).
  • Die Leitflächen (65) sind z. B. schräg angeordnete Planflächen, die nach außen hin ansteigen. Diese Leitflächen (65) können auch horizontale Abschnitte aufweisen, sie können konkav oder konvex gewölbt sein oder unstetige Flächenabschnitte haben.
  • Der Kondensatablauf (64) verbindet den Innenraum (15) des Scheinwerfers (10) mit der Umgebung (1). Er hat beispielsweise einen Querschnitt von 75 Quadratmillimetern. Im Kondensatablauf (64) ist beispielsweise ein Rückschlagventil (69) angeordnet, das bei einem vom Innenraum (15) her anstehenden Flüssigkeitsdruck öffnet.
  • Die hier beschriebene Kondensationsplatte (61) ist beispielsweise durch Urformen, Umformen oder mittels spanender Bearbeitung hergestellt. Auch Kombinationen dieser Herstellungsverfahren sind denkbar. Die Innenfläche (62) ist beispielsweise geschliffen. Die gemittelte Rautiefe dieser Innenfläche (62) ist z. B. kleiner als 6,3 Mikrometer.
  • Die Wärmesenke (60) kann auch anders als beschrieben aufgebaut sein.
  • Die Kondensationsplatte (61) ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Kühlelement (90), z. B. einem Peltier element, verbunden. Beim Betrieb dieses elektrischen Kühlelements (90) wird beispielsweise an der Innenfläche (62) eine weitgehend konstante Temperatur von +5 Grad Celsius erzeugt. Ist die Kondensationsplatte (61) aus einem Schichtverbundwerkstoff hergestellt, ist zumindest die thermisch leitende Innenfläche (62) mit dem elektrischen Kühlelement (90) verbunden.
  • Im rückwärtigen Bereich des in der 1 dargestellten Scheinwerfers (10) ist ein Ventilator (80), z. B. ein Axialventilator (80), angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist dieser Ventilator (80) am Gehäuse (20) befestigt. Der Durchmesser des Ventilators (80) entspricht z. B. der Kantenlänge des auf den Boden (11) projizierten Kühlkörpers (50). Der hier dargestellte Ventilator (80) saugt von unten her durch seine Ansaugöffnung (81) an. Die Wärmesenke (60) liegt somit im Zulauf des Ventilators (80). Der Luftaustritt (82) ist nach oben, in Richtung der Kühlkörper (50), gerichtet.
  • Beim Betrieb des Scheinwerfers (10) wird die von den Leuchtdioden (40) erzeugte Wärme an die Kühlkörper (50) geleitet. Die Wärme wird von den Kühlkörpern (50) an die Luft im Innenraum (15) des Scheinwerfers (10) abgegeben. Die Kühlkörper (50) wirken hierbei als Wärmequellen (50). Die Lufttemperatur im Innenraum (15) nimmt – zumindest im Bereich der Kühlkörper (50) – bis zu einer Betriebstemperatur zu. Mit zunehmender Temperatur und beispielsweise konstantem Luftdruck steigt die Fähigkeit der Luft, Feuchtigkeit aufzunehmen. Der Ventilator (80) wälzt die Luft im Innenraum (15) in der Darstellung der 1 in der Luftförderrichtung (85) entgegen des Uhrzeigersinnes um. Hierbei wird die Luft vom Luftaustritt (82) zur Wärmequelle (50) gefördert. An der Wärmequelle (50) – die Luft durchströmt die Kühlkörper (50) beispielsweise durch die Durchbrüche (53) – wird die Luft erhitzt und oberhalb der Module (100) zum Scheinwerferglas (30) geleitet. Im Scheinwerfer (10) sind beispielsweise Leiteinrichtungen (19) zur Lenkung des Luftstromes angeordnet.
  • Der Luftstrom trifft zumindest annähernd in der gesamten Breite des Scheinwerfers (10) auf das Scheinwerferglas (30) im oberen Bereich auf. Am Scheinwerferglas (30) entlang wird der Luftstrom nach unten in Richtung des Bodens (11) geführt.
  • Ist die Temperatur in der Umgebung (1), also außerhalb des Scheinwerfers (10), niedriger als die Temperatur des Luftstroms im Innenraum (15), wird der Luftstrom – während er an der Innenseite des Scheinwerferglases (30) entlang strömt – abgekühlt. Hierbei nimmt die relative Feuchtigkeit der im Innenraum (15) geförderten Luft zu.
  • Am Boden (11) wird der Luftstrom entlang der Innenfläche (62) der Kondensationsplatte (61) geführt. Hierbei wird der Randbereich des Luftstroms abgekühlt. Die relative Luftfeuchtigkeit – zumindest im Randbereich des Luftstroms – übersteigt die Sättigungsgrenze, die von der Temperatur und dem Druck abhängig ist. Aus dem Luftstrom kondensiert Feuchtigkeit an der Kondensationsplatte (61). Die Kondensation erfolgt beispielsweise als Filmkondensation. Der absolute und der relative Feuchtigkeitsgehalt der im Scheinwerfer (10) geförderten Luft wird dabei verringert. Bei einem hohen Kondensatanfall kann die Kondensation auch als Tropfenkondensation erfolgen. Zur Verstärkung dieses Effekts kann die Innenfläche (62) z. B. mit einem Ölfilm versehen sein, der die Wärmeleitung nur geringfügig beeinträchtigt.
  • Das Kondensat, das beispielsweise auf den Leitflächen (65) abgeschieden wird, wird in der Längsrinne (66) gesammelt und fließt in den Kondensatablauf (64). Wird der Schließdruck des Rückschlagventils (69) überschritten, öffnet das Rückschlagventil (69) und das Kondensat fließt aus dem Kondensatablauf (64) in die Umgebung (1). Gegebenenfalls kann auf das Rückschlagventil (69) verzichtet werden.
  • Die nun weiter umgewälzte Luft wird an den Kühlkörpern (50) wieder erwärmt und am Scheinwerferglas (30) abgekühlt, wobei die relative Luftfeuchtigkeit des Luftstroms im Innenraum (15) zunimmt. Ein Teil dieser Feuchtigkeit wird dann wieder an der Wärmesenke (60) abgegeben.
  • Gegebenenfalls kann im Scheinwerfer (10) eine separate Wärmequelle angeordnet sein. Beispielsweise kann auch der Ventilator (80) die umgewälzte Luft aufheizen.
  • Die in den 1 und 5 dargestellte Kondensationsplatte (61) hat beispielsweise eine hohe spezifische Wärmekapazität. Bei einer Kondensationsplatte (61) aus Aluminium beträgt dieser Wert z. B. 0,888 kJ/(kg·K). Schwankungen der Umgebungsbedingungen, z. B. ein plötzlicher Temperatursprung, führt somit nur zu einer trägen Reaktion des elektrischen Kühlelements (90). Die Kühlbedingungen im Innenraum (15) des Scheinwerfers (10) sind somit weitgehend unabhängig von den Umgebungsbedingungen.
  • Gegebenenfalls kann zumindest der – von der Luftströmung aus gesehene – Anfangsbereich der Innenfläche (62) einen höheren als den angegebenen Wert der mittleren Rautiefe aufweisen. Im Luftstrom wird damit der turbulente Anteil gegenüber dem laminaren Anteil verstärkt. Der sich aufbauende Kondensatfilm kann hierbei verstärkt werden. Hierbei ist jedoch die Kondensationsrate so zu begrenzen, dass der sich aufbauende Kondensatfilm nicht isolierend wirkt.
  • Die Kondensationsplatte (61) kann auch vertikal angeordnet sein. Der Luftstrom strömt dann beispielsweise von unten nach oben, während das Kondensat in der Gegenrichtung abfließt. Die Kondensationsplatte kann auch einen konvexen, konkaven etc. Querschnitt haben.
  • Die Luft im Innenraum (15) wird bei längerem Betrieb des Scheinwerfers (10) beispielsweise auf einen Wert in einem Toleranzbereich von z. B. 2 Grad oberhalb der Temperatur der Wärmesenke (60) abgekühlt. Die Temperatur der Wärmesenke (60) liegt im Ausführungsbeispiel ein Grad über dem Tripelpunkt von Wasser, bei dem alle drei Phasenzustände koexistieren. Bei Temperaturen unterhalb des Tripelpunktes erfolgt keine Kondensation. Liegt die Temperatur der Umgebung (1) unterhalb dieser spezifischen Temperatur, steigt – selbst bei weiter sinkenden Außentemperaturen – die Gefahr der Kondensation am Scheinwerferglas (30) nicht weiter an.
  • Die Wärmesenke (60) hat in diesem Ausführungsbeispiel eine Temperatur, die oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser liegt. Somit besteht keine Gefahr, dass der Kondensatablauf (64) zufriert.
  • Die Temperatur der Wärmesenke (60) und damit die Kondensatabgabe kann mittels eines Regelkreises geregelt werden. Die Messgrößen dieses Regelkreises sind die Temperatur und der Luftdruck der Umgebung (1). Diese beiden Größen bestimmen die maximal mögliche absolute Feuchtigkeitsaufnahme der Luft in der Umgebung (1). Im Scheinwerfer (10) wird die Temperatur, der Luftdruck und die relative Feuchtigkeit gemessen. Diese drei Größen bestimmen die absolute Luftfeuchtigkeit im Scheinwerfer (10). Gegebenenfalls kann auf die Ermittlung des Luftdrucks verzichtet werden. Ist die absolute Luftfeuchtigkeit im Scheinwerfer gleich oder geringer als die maximale mögliche absolute Luftfeuchtigkeit, also die Sättigungsluftfeuchtigkeit außerhalb des Scheinwerfers, besteht keine Gefahr der Kondensation am Scheinwerferglas (30). Ein Einschalten der Fördervorrichtung (80) und der Wärmesenke (60) zur Verminderung der Luftfeuchtigkeit im Innenraum ist nicht erforderlich. Die Fördervorrichtung (80) kann jedoch zur Wärmeabfuhr aus den Wärmequellen (50) betrieben werden.
  • Ist die absolute Luftfeuchtigkeit im Scheinwerfer höher als die absolute Sättigungsfeuchtigkeit der Luft in der Umgebung (1), bewirkt der Feuchtigkeitsregelkreis eine Verminderung der Luftfeuchtigkeit im Innenraum (15). Hierzu wird zunächst die Fördervorrichtung (80) z. B. auf einen mittleren Förderstrom eingestellt. Außerdem wird die Wärmesenke (60) auf eine Temperatur z. B. im Bereich der Außentemperatur geregelt.
  • Soll eine hohe Feuchtigkeitsmenge abgeführt werden, kann beispielsweise der Volumenstrom der Fördervorrichtung (80) verstärkt werden oder die Temperatur der Wärmesenke (60) vermindert werden. Gegebenenfalls kann eine Zusatzheizung im Scheinwerfer (10) angeordnet sein, die den Innenraum (15) erhitzt und so kurzfristig ein Beschlagen des Scheinwerferglases (30) verhindert. Mittels des Regelkreises kann auch vorausschauend z. B. bei einer absinkenden Außentemperatur die Feuchtigkeit im Scheinwerfer (10) vermindert werden. Auch kann beispielsweise bei abnehmender Helligkeit, z. B. bei einer Einfahrt in einen Tunnel, die Luftfeuchtigkeit vermindert werden, um das Beschlagen des Scheinwerferglases (30) zu verhindern.
  • Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Scheinwerfer (10) mit einer Wärmesenke (60), die durch die Umgebung (1) gesteuert wird. Die Wärmesenke (60) ist in diesem Ausführungsbeispiel eine im Boden (11) angeordnete Kondensations platte (61), die zum Innenraum hin orientierte Kondensationsrippen (67) hat. In der 6 ist ein Querschnitt durch diese Kondensationsplatte (61) dargestellt. Die Schnittebene liegt hier, in Längsrichtung des Scheinwerfers (10) gesehen, in der Hälfte der Kondensationsplatte (61).
  • Die Kondensationsrippen (67) stehen beispielsweise auf den Leitflächen (65). Die jeweils beispielsweise fünf Kondensationsrippen (67) sind in Längsrichtung parallel zueinander angeordnet. Sie haben, angrenzend zu den Leitflächen (65), Durchbrüche (71). Die Durchbrüche (71) der einzelnen Kondensationsrippen (67) sind z. B. gegeneinander versetzt angeordnet, um den Ablauf des Kondensats nicht zu behindern.
  • Die Gestalt und die Anordnung der Wärmesenke (60) kann auch so ausgeführt sein, wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Die Kondensationsplatte (61) besteht hier aus einem homogenen Werkstoff und bildet eine Wärmebrücke zwischen dem Innenraum (15) und der Umgebung (1). Beispielsweise ist sie aus Kupfer, Wolfram-Kupfer, Kupfer-Molybdän, Zink, Nickel, etc. gefertigt. Eine Kondensationsplatte (61) aus Kupfer hat beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit von 399 W/(m·K) und eine spezifische Wärmekapazität von 0,382 kJ/(kg·K).
  • Beim Betrieb des Fahrzeugs strömt der – der Fahrtrichtung entgegengerichtete – Fahrtwind (3) über die Außenfläche (63) der Kondensationsplatte (61). Die Kondensationsplatte (61) nimmt aufgrund ihrer guten Wärmeleitung zumindest annährend die Außentemperatur an. Im Innenraum (15) des Scheinwerfers (10) erfolgt Kondensation an der Kondensationsplatte (61), wenn die absolute Feuchtigkeit des Luftstroms höher ist als die Sättigungsluftfeuchte bei der Temperatur der Innenfläche (62).
  • Fährt das Fahrzeug beispielsweise in einen Tunnel oder in eine Tiefgarage, stellt sich bei absinkender Außentemperatur aufgrund der niedrigen spezifischen Wärmekapazität der Kondensationsplatte (61) in diesem Ausführungsbeispiel schnell eine niedrigere Temperatur der Innenfläche (62) ein. Die Kondensation wird verstärkt. Temperaturschwankungen führen somit sofort zur Anpassung der Kondensationsrate. Ein Beschlagen des Scheinwerferglases (30) wird somit verhindert.
  • Bei extrem niedrigen Temperaturen verhindert gegebenenfalls eine Zusatzheizung ein Einfrieren des Kondensatabflusses (64).
  • In der 3 ist ein Längsschnitt durch einen Scheinwerfer mit einer innenliegenden Wärmesenke (60) dargestellt.
  • Die Wärmesenke (60) ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Kondensationsplatte (61), die oberhalb der Lichtmodule (100) im Scheinwerfergehäuse (20) befestigt ist. Der Kondensatablauf (64) ist mittels eines Schlauches (68) mit der Umgebung (1) verbunden.
  • Die Wärmequelle (50) ist auch in diesem Ausführungsbeispiel ein Kühlkörper (50). Dieser hat, um eine hohe Wärmeabfuhr zu ermöglichen, beispielsweise drei Ebenen von Verbindungsrippen (52) mit Durchbrüchen (53).
  • Die Wärmesenke (60) ist im Zulauf der Fördervorrichtung (80) angeordnet. Letztere ist auch in diesem Ausführungsbeispiel ein Axialventilator (80). Der Ventilator (80) – auch der Einsatz eines Radialventilators ist denkbar – sitzt oberhalb des Kühlkörpers (50).
  • Die Luftförderrichtung (85) verläuft in diesem Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn. Der Förderstrom wird beispielsweise mittels Leitblechen (19) zwangsgeführt.
  • Die vom Ventilator (80) geförderte Luft wird durch den Kühlkörper (50) geleitet und dort aufgeheizt. Sie strömt entlang des Bodens (11) in Richtung des Scheinwerferglases (30). Dort steigt die Luft nach oben. Die z. B. während der Fahrt auf der Außenseite (31) des Scheinwerferglases entlangströmende Luftströmung (4) kühlt den Luftstrom, der im Scheinwerfer (10) umgewälzt wird, ab. Hierbei steigt die relative Luftfeuchtigkeit der im Innenraum (15) des Scheinwerfers (10) geförderten Luft an, während ihre Temperatur abnimmt. Diese Temperatur sinkt aber während des Entlangströmens am Scheinwerferglas nicht so weit ab, dass die Luftfeuchtigkeit den Sättigungspunkt überschreitet.
  • An der Kondensationsplatte (61), diese wird beispielsweise mittels eines Peltierelements (90) auf einer konstanten Temperatur gehalten, kondensiert Wasser aus dem Luftstrom und fließt durch den Kondensatablauf (64) und den Schlauch (68) in die Umgebung (1).
  • Die 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Scheinwerfer (10) mit zwei Teilluftströmen. Der Kühlkörper (50) hat waagerecht angeordnete Kühlrippen (51). Die Durchbrüche (53) der Verbindungsrippen (52) fluchten beispielsweise mit hier nicht näher dargestellten Durchbrüchen der Platinen (45). Der Ventilator (80) steht senkrecht und ist zwischen der Rückwand (13) des Scheinwerfers (10) und dem Kühlkörper (50).
  • Die Wärmesenke (60), sie ist im Querschnitt in der 7 dargestellt, umfasst hier beispielsweise ein Kondensations rohr (72) und einen Sammler (73) mit einem Kondensatablauf (64).
  • Durch das Kondensationsrohr (72) hindurch kann ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel, z. B. ein Kältemittel, im Gleich- oder Gegenstrom gefördert werden. Aber auch ein Durchströmen mit Umgebungsluft ist denkbar. Das Kondensationsrohr (72) kann auch an ein elektrisches Kühlelement (90) angeschlossen sein.
  • Das Kondensationsrohr (72) kann Teil eines Röhrenwärmetauschers sein. Dieser hat dann beispielsweise zwei konzentrisch ineinanderliegenden Rohre. Der im Innenraum (15) geförderte Luftstrom wird dann beispielsweise durch das Innenrohr geleitet, während der Kühlmittelstrom durch das Außenrohr strömt. Auch eine Ausführung mit Rohrschlangen ist denkbar.
  • Der am Kühlkörper (50) erwärmte Luftstrom wird, vgl. 4, durch die Zwischenräume der Module (100) in Richtung des Scheinwerferglases (30) gefördert. Hier wird ein Teil (86) des Luftstromes nach oben, ein weiterer Teil (87) nach unten abgelenkt. Entlang der Innenwandung des Scheinwerfers (10) werden diese Teilluftströme (86, 87) an die Rückwand (13) zur Ansaugöffnung (81) des Ventilators (80) geführt.
  • Im Ausführungsbeispiel der 4 überstreicht der untere Teilstrom (87) die Wärmesenke (60). Das am Kondensationsrohr (72) kondensierte Wasser fließt in den Sammler (73) und in den Kondensatablauf (64). Der Kondensatablauf (64) verbindet dann das Innenraum (15) mit der Umgebung (1).
  • Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Wärmesenke (60) in einen Regelkreis eingebunden sein. Sie kann aber auch einen fest eingestellten Temperaturwert haben oder mittels des Fahrtwindes (3) durch Wärmekonduktion gesteuert werden. Auch im oberen Teilstrom (86) kann eine Wärmesenke (60) angeordnet sein. Diese kann beispielsweise wie in der 3 dargestellt ausgeführt sein.
  • Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellten Komponenten können auch mit den anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. So kann beispielsweise die in den 2 und 6 dargestellte Wärmesenke (60) auch in dem Ausführungsbeispiel nach 1 eingesetzt werden. Auch andere Kombinationen sind denkbar.
  • Die Länge der Wärmesenke (60) kann größer sein als die Länge des Scheinwerfers (10). Sie kann beispielsweise horizontale und vertikale Bereiche aufweisen.
    • 1
    Umgebung, Luft
    3
    Fahrtwind
    4
    Luftströmung entlang (31)
    5
    Lichtabstrahlrichtung
    10
    Scheinwerfer
    11
    Boden
    12
    Dach
    13
    Rückwand
    14
    Ausgleichsöffnungen
    15
    Innenraum
    19
    Leitbleche
    20
    Scheinwerfergehäuse
    21
    Befestigungsflansch
    30
    Scheinwerferglas
    31
    Außenseite
    40
    Lichtquelle, Lumineszenzdiode, Leuchtdiode
    41
    Lichtemittierender Chip
    42
    Lichtaustrittskörper
    43
    Sockel
    45
    Platinen
    47
    Linse
    50
    Wärmequelle, Kühlkörper
    51
    Kühlrippen
    52
    Verbindungsrippen
    53
    Durchbrüche
    60
    Wärmesenke
    61
    Kondensationsplatte
    62
    Innenfläche
    63
    Außenfläche, Unterseite
    64
    Kondensatablauf, Kondensatabführung
    65
    Leitflächen
    66
    Längsrinne
    67
    Kondensationsrippen
    68
    Schlauch
    69
    Rückschlagventil
    71
    Durchbrüche
    72
    Kondensationsrohr
    73
    Sammler
    80
    Fördervorrichtung, Ventilator, Axialventilator
    81
    Ansaugöffnung
    82
    Luftaustritt
    85
    Luftförderrichtung
    86
    Teilluftstrom
    87
    Teilluftstrom
    90
    elektrisches Kühlelement, Peltierelement
    100
    Module

Claims (9)

  1. Scheinwerfer (10) mit mindestens einem Scheinwerfergehäuse, mit mindestens einer im Scheinwerfer angeordneten Lichtquelle (40), mit mindestens einer im Scheinwerfer angeordneten Wärmequelle (50) und mit mindestens einem, in der Lichtabstrahlrichtung angeordneten, den Scheinwerfer begrenzenden Scheinwerferglas (30), wobei im Scheinwerfer eine Fördervorrichtung (80) angeordnet ist, die Luft von der Wärmequelle am Scheinwerferglas entlang fördert, – wobei im Scheinwerfer (10) eine Wärmesenke (60) angeordnet ist, – wobei die Wärmesenke (60) eine Kondensatabführung (64) aufweist, die den Innenraum (15) des Scheinwerfers (10) mit der Umgebung (1) verbindet, und – wobei die Wärmesenke (60) eine Innenfläche (62) hat, deren von der Luftströmung aus gesehene Anfangsbereich eine größere Rautiefe aufweist als die restliche Innenfläche (62).
  2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (60) im Zulauf der Fördervorrichtung (80) angeordnet ist.
  3. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest weitgehend geschlossen ist.
  4. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Wärmesenke (60) mittels eines elektrischen Kühlelements (90) gesteuert ist.
  5. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (60) eine den Scheinwerfer (10) begrenzende Kondensationsplatte (61) umfasst, dessen dem Innenraum (15) zugewandte Innenfläche (62) eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die größer ist als 10 W/(m·K).
  6. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (40) eine Lumineszenzdiode (40) ist.
  7. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzdiode (40) einen lichtemittierenden Chip (41) umfasst, der thermisch leitend mit einem Kühlkörper (50) verbunden ist.
  8. Scheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (50) eine Wärmequelle (50) ist.
  9. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (80) einen Ventilator (80) umfasst.
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