DE102008061526A1

DE102008061526A1 - Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102008061526A1
Application number: DE200810061526
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Mertens; Frank Tebbe
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer (1) mit einem Gehäuse (20) und einer innerhalb des Gehäuses (20) angeordneten Leuchteinheit (10), die mindestens eine LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) aufweist, wobei die mindestens eine LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) thermisch mit einem Kühlelement (30) gekoppelt ist. Erfindungsgemäß umfasst das Kühlelement (30) mindestens einen außerhalb des Gehäuses (20) angeordneten Kühlkörper (32.1, 32.2), der über ein Trägerelement (34.1, 34.2) mit der innerhalb des Gehäuses (20) angeordneten mindestens einen LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) thermisch gekoppelt ist, wobei das Kühlelement (30) mit der mindestens einen LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) bewegbar gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.
Moderne Fahrzeugscheinwerfer können mehrere Leuchteinheiten aufweisen, um verschiedene Lichtfunktionen, wie beispielsweise Abblendlicht, Fernlicht, Positionslicht, Nebellicht usw. auszuführen. Hierbei umfasst eine Leuchteinheit mindestens eine LED-Lichtquelle, deren abgestrahltes Licht beispielsweise von mindestens einer Reflektoreinheit und/oder von mindestens einer Optikeinheit beeinflusst wird. Diese Leuchteinheiten sind in der Regel verstellbar ausgeführt, um eine Ausleuchtung der Fahrbahn an den Fahrzustand anzupassen. Wenn das Fahrzeug beispielsweise in eine Kurve fährt, können die Leuchteinheiten in die Kurvenrichtung geschwenkt werden. Wird das Fahrzeug beispielsweise beladen oder entladen, kann die Leuchtweite der Fahrzeugscheinwerfer einem Beladungszustand angepasst werden.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2006 008 363 A1 wird beispielsweise ein Verstellsystem für Scheinwerfer beschrieben. Die beschriebene Scheinwerferverstellvorrichtung zur Verstellung einer Leuchteinheit relativ zu einem Scheinwerfergehäuse umfasst mindestens zwei lineare Antriebseinheiten, mittels derer die Leuchteinheit zumindest in zwei zueinander normalen Richtungen um ein Drehpollager herum schwenkbar ist. Die Leuchteinheit umfasst mehrere Lichtquellen, die beispielsweise als LED-Lichtquellen ausgeführt sind, und einen Kühlkörper, welcher die während des Betriebs der Lichtquellen entstehende Wärme abführt, wobei der Kühlkörper zumindest thermisch leitend mit den Lichtquellen verbunden ist. Der beschriebene Scheinwerfer mit dem innerhalb des Gehäuses angeordneten Kühlkörper erfordert zur Kühlung in der Regel aktive Kühlelemente wie Lüfter oder teure passive Elemente wie Heatpipes, Wasserkühlung usw.
In der Patentschrift DE 102 27 720 B4 wird beispielsweise ein LED-Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei welchem eine LED-Trägerplatine mit einem Kühlkörper verbunden ist. Der Kühlkörper wird direkt oder indirekt durch gezielte Zuleitung von Fahrtwind als Kühlluft über Luftführungskanäle gekühlt. Der beschriebene Kühlkörper kann innerhalb oder außerhalb des Scheinwerfergehäuses angeordnet werden oder als Teil des Scheinwerfergehäuses ausgeführt werden. Ein Verschwenken der Trägerplatine mit der LED-Lichtquelle ist nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer beweglichen LED-Lichtquelle anzugeben, die einfach und kostengünstig gekühlt werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Fahrzeugscheinwerfers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeugscheinwerfer ein Kühlelement mit mindestens einem außerhalb eines Gehäuses des Fahrzeugscheinwerfers angeordneten Kühlkörper, der über ein Trägerelement mit mindestens einer innerhalb des Gehäuses angeordneten LED-Lichtquelle einer Leuchteinheit thermisch gekoppelt ist, wobei das Kühlelement mit der mindestens einen LED-Lichtquelle beweglich gelagert ist. Der erfindungsgemäß aufgebaute Fahrzeugscheinwerfer ermöglicht die erforderliche Beweglichkeit der mindestens einen LED-Lichtquelle, um eine Ausleuchtung der Fahrbahn an den Fahrzustand anzupassen, und stellt durch die Verwendung des Kühlkörpers, der aufgrund seiner Anordnung außerhalb des Gehäuses einfach und dadurch kostengünstig aufgebaut sein kann, gleichzeitig sicher, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit der mindestens einen LED-Lichtquelle in vorteilhafter Weise reduziert werden kann. Zudem wird durch die Anordnung des Kühlkörpers außerhalb des Scheinwerfergehäuses in vorteilhafter Weise der erforderliche Bauraum innerhalb des Scheinwerfergehäuses reduziert.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers kann das Kühlelement mit der mindestens einen Lichtquelle um bis zu drei kartesische Achsen translatorisch und/oder rotatorisch bewegt werden. Dadurch kann die Ausleuchtung der Fahrbahn in vorteilhafter Weise optimal an den Fahrzustand, wie beispielsweise an Kurvenfahrten, an einen Beladungszustand usw. angepasst werden. Um die erforderliche Beweglichkeit des Kühlelements zu ermöglichen, weist das Gehäuse mindestens eine Öffnung auf, durch die das mindestens eine Trägerelement geführt ist. Die Abmessungen der mindestens einen Öffnung sind in vorteilhafter Weise an die erforderliche Beweglichkeit des Kühlelements angepasst.
In weiter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers ist mindestens ein elastisches Dichtungselement vorgesehen, das den Innenraum zwischen dem Scheinwerfergehäuse und dem mindestens einen Trägerelement abdichtet, um einen Innerraum des Fahrzeugscheinwerfers nach außen luftdicht abzuschließen. Das mindestens eine elastische Dichtungselement ist beispielsweise in der mindestens einen Öffnung des Gehäuses angeordnet und ist luftdicht mit dem Gehäuse verbunden. Das elastische Dichtungselement weist eine Öffnung auf, durch die das Trägerelement geführt ist. Der Rand der Öffnung ist in vorteilhafter Weise so ausgeführt, dass unabhängig von der Bewegung des Trägerelements eine luftdichte Verbindung zum Trägerelement hergestellt wird. Das elastische Dichtungselement ist beispielsweise als Silikon- und/oder Gummimembran ausgeführt, welche in der Öffnung des Gehäuses eingespannt ist. Die elastischen Eigenschaften von Silikon oder Gummi stellen die erforderliche Dichtigkeit und Beweglichkeit zwischen dem Trägerelement und dem Gehäuse in vorteilhafter Weise sicher.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers weist die Leuchteinheit eine Optikeinheit, die eine Bündelung des von der mindestens einen LED-Lichtquelle abgestrahlten Lichts durchführt, und/oder eine Reflektoreinheit, die das von der mindestens einen LED-Lichtquelle abstrahlte Licht in eine gewünschte Richtung umlenkt. Hierbei kann die Leuchteinheit mit dem Kühlelement als Einheit beweglicht gelagert werden. Daher können die Optikeinheit und/oder die Reflektoreinheit für die mindestens eine LED-Lichtquelle in vorteilhafter Weise ebenfalls mit dem mindestens einen Trägerelement verbunden werden.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers ist die mindestens eine LED-Lichtquelle über mindestens ein Leitelement starr mit dem mindestens einen Trägerelement verbunden, wobei das mindestens eine Leitelement eine sehr gute thermische Leitfähigkeit aufweist. Dies ermöglicht eine schnelle Ableitung der von der mindestens einen LED-Lichtquelle erzeugten Wärme über das mindestens eine Leitelement und das mindestens eine Trägerelement zum außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Kühlkörper. Das Leitelement kann beispielsweise als Heatpipe oder im einfachsten Fall als Kupferplättchen ausgeführt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigen:
1 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers mit einer Leuchteinheit in einer mittleren Stellung,
2 eine schematische geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers aus 1 mit der Leuchteinheit in einer ersten Schwenkstellung um die y-Achse,
3 eine schematische geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers aus 1 mit der Leuchteinheit in einer zweiten Schwenkstellung um die y-Achse,
4 eine schematische geschnittene Draufsicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers aus 1 mit einer Leuchteinheit in einer mittleren Stellung,
5 eine schematische geschnittene Draufsicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers aus 1 mit der Leuchteinheit in einer ersten Schwenkstellung um die z-Achse, und
6 eine schematische geschnittene Draufsicht des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers aus 1 mit der Leuchteinheit in einer zweiten Schwenkstellung um die z-Achse.
Wie aus 1 bis 6 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers 1 ein Gehäuse 20, ein beweglich gelagertes Kühlelement 30 und eine innerhalb des Gehäuses 20 im Innenraum 26 angeordnete Leuchteinheit 10, die hier zwei LED-Lichtquellen 12.1, 12.2 aufweist, wobei das von einer ersten LED-Lichtquelle 12.1 abgestrahlte Licht von einer Optikeinheit 16 gebündelt wird, und das von einer zweiten LED-Lichtquelle 12.2 abgestrahlte Licht von einer Reflektoreinheit 18 in eine gewünscht Richtung umgelenkt wird. Das bedeutet, dass die Leuchteinheit 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den beiden LED-Lichtquellen 12.1, 12.2 die Optikeinheit 16 und die Reflektoreinheit 18 umfasst.
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das Kühlelement 30 zwei außerhalb des Gehäuses 20 angeordnete Kühlkörper 32.1, 32.2, die jeweils über ein Trägerelement 34.1, 34.2 mit den innerhalb des Gehäuses 20 angeordneten LED-Lichtquellen 12.1, 12.2 thermisch gekoppelt sind. Die Trägerelemente 34.1, 34.2 und die Kühlkörper 32.1, 32.2 sind vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, wobei die Kühlkörper 32.1, 32.2 zur besseren Wärmeableitung Kühlrippen aufweisen. Die beiden LED-Lichtquellen 12.1, 12.2 sind jeweils über ein, beispielsweise als Kupferplättchen oder Heatpipe ausgeführtes Leitelement 14.1, 14.2 mit einer sehr guten thermischen Leitfähigkeit starr mit dem Trägerelement 34.1, 34.2 verbunden. Zudem sind auch die Optikeinheit 16 und die Reflektoreinheit 18 mit dem Trägerelement 34.1, 34.2 verbunden. Somit bildet die Leuchteinheit 10 mit dem Kühlelement 30 eine beweglich gelagerte Einheit, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch korrespondierende nicht dargestellte Antriebseinheiten um eine in 1 bis 3 dargestellte y-Achse und/oder um eine in 4 bis 6 dargestellte z-Achse verschwenkt werden kann. In Abhängigkeit von den Anforderungen an den Fahrzeugscheinwerfer 1 kann das Kühlelement 30 mit der Leuchteinheit 10 um bis zu drei kartesische Achsen x, y, z translatorisch und/oder rotatorisch bewegt werden, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers 1 nur eine Schwenkbewegung um die y-Achse und eine Schwenkbewegung um die z-Achse umgesetzt werden. 1 und 4 zeigen beispielsweise jeweils eine Mittelstellung des Kühlelements 30 mit der Leuchteinheit 10. 2 zeigt beispielsweise eine maximale Schwenkstellung des Kühlelements 30 mit der Leuchteinheit 10 im Gegenuhrzeigersinn um die y-Achse, und 3 zeigt eine maximale Schwenkstellung des Kühlelements 30 mit der Leuchteinheit 10 im Uhrzeigersinn um die y-Achse. 5 zeigt beispielsweise eine maximale Schwenkstellung des Kühlelements 30 mit der Leuchteinheit 10 im Gegenuhrzeigersinn um die z-Achse, und 6 zeigt eine maximale Schwenkstellung des Kühlelements 30 mit der Leuchteinheit 10 im Uhrzeigersinn um die z-Achse.
Um die Beweglichkeit des Kühlelements 30 mit der Leuchteinheit 10 zu ermöglichen, weist das Gehäuse 20 entsprechende Öffnungen 28.1, 28.2 auf, durch welche jeweils ein Trägerelement 34.1, 34.2 geführt ist. Die Abmessungen der Öffnungen 28.1, 28.2 sind in vorteilhafter Weise an die Beweglichkeit des Kühlelements 30 angepasst, so dass ausreichend Raum für die Schwenkbewegungen des korrespondierenden Trägerelements 34.1, 34.2 zur Verfügung gestellt wird. Um den Innenraum 26, der nach vorn durch eine Abdeckscheibe bzw. Lichtscheibe 22 abgeschlossen ist, luftdicht zu verschließen, sind elastische Dichtungselemente 24.1, 24.2 vorgesehen, die den Innenraum 26 zwischen dem Gehäuse 20 und dem korrespondierenden Trägerelement 34.1, 34.2 abdichten.
Die elastischen Dichtungselemente 24.1, 24.2 sind in der jeweiligen Öffnung 28.1, 28.2 des Gehäuses 20 angeordnet und luftdicht mit dem Gehäuse 20 verbunden. Die elastischen Dichtungselemente 24.1, 24.2 weisen jeweils eine Öffnung auf, durch die das korrespondierende Trägerelement 34.1, 34.2 geführt ist. Hierbei ist der Rand der Öffnung 28.1, 28.2 so ausgeführt, dass das korrespondierende elastische Dichtungselement 24.1, 24.2 unabhängig von der Bewegung des Trägerelements 34.1, 34.2 luftdicht mit diesem verbunden ist. Die elastischen Dichtungselemente 24.1, 24.2 werden vorzugsweise als Silikon- und/oder Gummimembrane ausgeführt, welche beispielsweise in den Öffnungen 28.1, 28.2 des Gehäuses 20 eingespannt werden.
Die elastischen Dichtungselemente 24.1, 24.2 können als separate Dichtungselemente ausgeführt sein oder alternativ hierzu zusammen mit dem Gehäuse 20 einstückig ausgeführt sein. Bei einer einstückigen Ausführungsform wird das Gehäuse 20 mit den elastischen Dichtungselementen 24.1, 24.2 beispielsweise in einem Kuststoffspritzgussverfahren einfach und kostengünstig hergestellt.
Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers sind die Kühlkörper außerhalb des Scheinwerfers angeordnet und die Wärmequellen in Form von LED-Lichtquellen sind direkt und starr über sehr gut thermisch leitende Leitelemente mit dem Trägerelement verbunden, das wiederum mit dem Kühlkörper verbunden oder einstückig mit diesem ausgeführt ist. Das Kühlelement ist als Einheit mit der Leuchteinheit schwenkbar aufgehängt und kann je nach Anforderung um bis zu drei kartesische Achsen translatorisch und rotatorisch beweget werden. Die Abdichtung des Fahrzeugscheinwerfers erfolgt über die elastischen Dichtelemente, welche die Dichtigkeit und Beweglichkeit zwischen dem Kühlelement und dem Scheinwerfergehäuse ermöglichen. Der erfindungsgemäße Fahrzeugscheinwerfer reduziert durch das Kühlelement die Ausfallwahrscheinlichkeit der LED-Lichtquellen und ermöglicht durch die einfache Ausführung des Kühlelements eine Kosteneinsparung und eine Reduzierung des Bauraums innerhalb des Scheinwerfers.

1: Scheinwerfer
3: y-Aachse
5: z-Achse
10: Leuchteinheit
12.1, 12.2: LED-Lichtquelle
14.1, 14.2: Leitelement
16: Optikeinheit
18: Reflektoreinheit
20: Gehäuse
22: Abdeckscheibe
24.1, 24.2: Dichtungselement
26: Innenraum
28.1, 28.2: Gehäuseöffnung
30: Kühlelement
32.1, 32.2: Kühlkörper
34.1, 34.2: Trägerelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006008363 A1 [0003]
- DE 10227720 B4 [0004]

Claims

Fahrzeugscheinwerfer mit einem Gehäuse (20) und einer innerhalb des Gehäuses (20) angeordneten Leuchteinheit (10), die mindestens eine LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) aufweist, wobei die mindestens eine LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) thermisch mit einem Kühlelement (30) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (30) mindestens einen außerhalb des Gehäuses (20) angeordneten Kühlkörper (32.1, 32.2) umfasst, der über ein Trägerelement (34.1, 34.2) mit der innerhalb des Gehäuses (20) angeordneten mindestens einer LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) thermisch gekoppelt ist, wobei das Kühlelement (30) mit der mindestens einen LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) beweglich gelagert ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (30) mit der mindestens einen Lichtquelle (12.1, 12.2) um bis zu drei kartesische Achsen (y, z) translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) mindestens eine Öffnung (28.1, 28.2) aufweist, durch die das mindestens eine Trägerelement (34.1, 34.2) geführt ist, wobei die Abmessungen der mindestens einen Öffnung (28.1, 28.2) an die Beweglichkeit des Kühlelements (30) angepasst sind.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elastisches Dichtungselement (24.1, 24.2) den Innenraum (26) zwischen dem Gehäuse (20) und dem mindestens einen Trägerelement (34.1, 34.2) abdichtet.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elastische Dichtungselement (24.1, 24.2) in der mindestens einen Öffnung (28.1, 28.2) des Gehäuses (20) angeordnet ist und luftdicht mit dem Gehäuse (20) verbunden ist, wobei das elastische Dichtungselement (24.1, 24.2) eine Öffnung aufweist, durch die das Trägerelement (34.1, 34.2) geführt ist, wobei der Rand der Öffnung unabhängig von einer Bewegung des Trägerelements (34.1, 34.2) luftdicht mit dem Trägerelement (34.1, 34.2) verbunden ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtungselement (24.1, 24.2) als Silikon- und/oder Gummimembran ausgeführt ist, welche in der Öffnung (28.1, 28.2) des Gehäuses (20) eingespannt ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinheit (10) eine Optikeinheit (16) und/oder eine Reflektoreinheit (18) für die mindestens eine LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) aufweist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinheit (10) mit dem Kühlelement (30) als Einheit bewegbar gelagert ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (16) und/oder die Reflektoreinheit (18) für die mindestens eine LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) mit den mindestens einen Trägerelement (34.1, 34.2) verbunden sind.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine LED-Lichtquelle (12.1, 12.2) über mindestens ein Leitelement (14.1, 14.2) starr mit dem mindestens einen Trägerelement (34.1, 34.2) verbunden ist, wobei das mindestens eine Leitelement (14.1, 14.2) eine sehr gute thermische Leitfähigkeit aufweist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (14.1, 14.2) als Heatpipe und/oder Kupferplättchen ausgeführt ist.