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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Hauptlichtfunktion eines Scheinwerfers, insbesondere Abblendlichtmodul oder Fernlichtmodul, mit wenigstens einem Halbleiterleuchtmittel, das auf einer Aufnahmeseite eines Trägerelementes aufgenommen ist und aufweisend einen Lüfter zur Kühlung des wenigstens einen Halbleiterleuchtmittels.
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STAND DER TECHNIK
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Lichtmodule zur Bereitstellung einer Hauptlichtfunktion eines Scheinwerfers, also beispielsweise eines Abblendlichtes oder eines Fernlichtes, werden neuerdings mit Halbleiterleuchtmitteln ausgeführt, die unter Wärmebildung Licht emittieren, und das Halbleiterleuchtmittel muss über eine Kühlvorrichtung entwärmt werden. Häufig umfasst die Kühlvorrichtung einen Kühlkörper, der eine Aufnahmeseite zur Aufnahme des wenigstens einen Halbleiterleuchtmittels aufweist, und der Kühlkörper kann eine Kühlseite aufweisen, an der sich eine Kühlstruktur anschließt, beispielsweise gebildet durch Rippen, Kühldome, Waben, Kühlkanäle oder dergleichen.
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Zur Erhöhung der Kühlleistung werden häufig Lüfter vorgesehen, die einen Luftstrom erzeugen, mit dem der Kühlkörper insbesondere über die Kühlseite angeströmt wird.
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Beispielsweise zeigt die
DE 10 2009 033 909 A1 ein Lichtmodul für eine Hauptlichtfunktion eines Scheinwerfers und an einem Kühlkörper ist ein Halbleiterleuchtmittel aufgenommen, wobei der Kühlkörper Kühlrippen aufweist. Im Kühlkörper selbst ist ein Lüfter aufgenommen, der einen Luftstrom gegen die Kühlrippen führt.
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Nachteilhafterweise sind Lichtmodule mit einem Kühlkörper, der beispielsweise aus einem massiven Aluminiummaterial gebildet ist und Kühlstrukturen aufweist, relativ schwer. Durch das hohe Gewicht ergeben sich weitere Schwierigkeiten in der häufig beweglichen und justierbaren Aufnahme eines Lichtmoduls im Gehäuse eines Scheinwerfers, sodass es wünschenswert ist, ein Lichtmodul mit einer hohen Kühlleistung zur Entwärmung des wenigstens einen Halbleiterleuchtmittels bereitzustellen, das ein geringes Gewicht aufweist.
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Die
DE 10 2007 043 961 A1 zeigt ein Lichtmodul für eine Hauptlichtfunktion eines Scheinwerfers mit einem Halbleiterleuchtmittel, und das Halbleiterleuchtmittel ist an einem Kühlkörper angeordnet, der sich in einem Luftkanal befindet. Durch einen Lüfter wird ein Luftstrom im Luftkanal erzeugt, sodass das Halbleiterleuchtmittel über den Kühlkörper und durch den Luftstrom effektiv entwärmt werden kann. Eine Ausführung eines Lichtmoduls mit einem geringen Gewicht ist jedoch auch mit dieser Anordnung nicht möglich.
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Die
WO 2009/048436 A1 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Lichtmoduls, wobei ein Kühlkörper vorgesehen ist und zur Aufnahme der Halbleiterleuchtmittel dient, und auf der Kühlseite des Kühlkörpers sind Kühlkanäle gebildet, durch die ein mit einem Lüfter erzeugter Luftstrom hindurchgeführt wird, um die Halbleiterleuchtmittel zu entwärmen. Ein derartiges Lichtmodul weist ebenfalls ein hohes Gewicht auf.
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Schließlich zeigt die
US 2009/0080211 A1 ein Lichtmodul für eine Hauptlichtfunktion eines Scheinwerfers mit wenigstens einem Halbleiterleuchtmittel, das auf einer Aufnahmeseite eines Trägerelementes aufgenommen ist und es ist ein Lüfter zur Kühlung des wenigstens einen Halbleiterleuchtmittels vorgesehen. Das Trägerelement bildet eine bewegliche Kühlzunge, wobei zwei Halbleiterleuchtmittel an einem Ende der Kühlzungen aufgenommen sind. Ein nicht beweglicher Lüfter beaufschlagt die bewegliche Kühlzunge mit einem Luftstrom aus einer orthogonalen Richtung zur Erstreckungsrichtung Kühlzunge, wodurch jedoch nur eine gering-effektive Entwärmung des Halbleiterleuchtmittels ermöglicht ist. Ferner ist das Lichtmodul nicht als Einheit in einem Scheinwerfer aufnehmbar, da das Lichtmodul bewegte und nicht bewegte Elemente umfasst. Das Lichtmodul im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst jedoch einen Lüfter, der als Bestandteil des Lichtmoduls eine bauliche Einheit des Lichtmoduls ermöglicht, die gemeinsam mit dem Lüfter beweglich in einem Scheinwerfer eines Fahrzeuges integrierbar ist.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Lichtmoduls für eine Hauptlichtfunktion eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug, insbesondere Abblendlichtmodul oder Fernlichtmodul, mit einer effektiven Entwärmung wenigstens eines Halbleiterleuchtmittels des Lichtmoduls, wobei das Lichtmodul ein geringes Gewicht aufweisen soll. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Lichtmodul zu schaffen, das kühlkörperfrei ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lichtmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schlägt zur Lösung der Aufgabe vor, dass das Trägerelement durch eine plan ausgebildete Metallplatte gebildet ist, wobei ein durch den Lüfter erzeugbarer Luftstrom etwa parallel über eine der Aufnahmeseite gegenüberliegende Kühlseite des Trägerelementes geführt ist. Durch die erfindungsgemäße Bildung der Kühlvorrichtung zur Entwärmung des wenigstens einen Halbleiterleuchtmittels kann das Lichtmodul unter Entfall eines Kühlkörpers ausgeführt werden. Der Luftstrom wird dabei so über die Kühlseite des Trägerelementes geführt, dass das Halbleiterleuchtmittel durch das Trägerelement hindurch entwärmt werden kann. Die erfindungsgemäße Metallplatte ist dabei im Wesentlichen plan ausgebildet und weist eine nur geringe Dicke auf, beispielsweise kleiner 4 mm, vorzugsweise kleiner 3 mm und besonders bevorzugt kleiner 2 mm.
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Der durch den Lüfter erzeugte Luftstrom weist einen Verlauf auf, der sich parallel zur Oberfläche der Kühlseite des Trägerelementes erstreckt. Dabei kann der Luftstrom über der gesamten Länge der Kühlseite des Trägerelementes hinweg geführt werden, sodass unter gleichzeitiger Erwärmung des Luftstromes das Trägerelement und folglich das wenigstens eine Halbleiterleuchtmittel auf der Aufnahmeseite des Trägerelementes entwärmt wird. Das Trägerelement, auf dem gewöhnlich die Halbleiterleuchtmittel aufgenommen sind, wird nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, an einem Kühlkörper aufgenommen, der wiederum über einen Lüfter gekühlt wird, sondern der Lüfter stellt einen Luftstrom bereit, der erfindungsgemäß unmittelbar das Trägerelement selbst über die Kühlseite kühlt. Das Trägerelement ist dabei als plan ausgebildete Metallplatte vorgesehen, sodass eine effektive Wärmeleitung von der Aufnahmeseite an die Kühlseite des Trägerelementes erfolgen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Lichtmoduls kann über der Kühlseite ein Kühllufttunnel angeordnet sein, der bodenseitig durch die Kühlseite des Trägerelementes begrenzt ist. Der Kühllufttunnel kann beispielsweise durch ein Hüllelement gebildet werden, das über der Kühlseite des Trägerelementes angeordnet wird. Das Hüllelement kann dabei beispielsweise an den Seitenrändern der Metallplatte befestigt sein. Folglich bildet die Kühlseite des Trägerelementes eine Bodenseite des Kühllufttunnels und das Hüllelement kann sich etwa bogenförmig, mit einem viereckigen, mit einem halbkreisförmigen, mit einem halbelliptischen oder einem sonstigen Querschnitt über der Bodenseite des Kühllufttunnels erstrecken, wobei die Bodenseite durch die Kühlseite des Trägerelementes gebildet ist.
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Die Metallplatte kann eine längliche Erstreckung zwischen einer ersten Endseite und einer gegenüberliegenden zweiten Endseite aufweisen, sodass die Metallplatte beispielsweise durch einen länglichen Metallstreifen bereitgestellt wird. Dabei können mehrere Halbleiterleuchtmittel entlang der länglichen Erstreckung auf der Aufnahmeseite an der Metallplatte aufgenommen sein. Das Hüllelement kann im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen wie die länglich ausgebildete Metallplatte, und das Hüllelement wird mit der länglichen Erstreckung analog zur länglichen Erstreckung der Metallplatte über der Kühlseite an den Seitenrändern der Metallplatte befestigt.
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Der Lüfter kann mit besonderem Vorteil an einer Endseite der Metallplatte angeordnet werden, beispielsweise kann der Lüfter an der Metallplatte befestigt sein. Dabei kann der Kühllufttunnel eine Eintrittsseite zum Eintritt des Kühlluftstroms und eine gegenüberliegende Austrittsseite zum Austritt des Kühlluftstroms aufweisen. Die Eintrittsseite des Hüllelementes kann beispielsweise mit der ersten Endseite der Metallplatte abschließen und die Austrittsseite des Hüllelementes kann mit der zweiten Endseite der Metallplatte abschließen.
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Mit weiterem Vorteil kann der Lüfter nach Art eines Axiallüfters oder, als bevorzugte Ausführungsvariante, nach Art eines Radiallüfters ausgebildet sein. Der Axiallüfter oder der Radiallüfter kann die Eintrittsseite des Kühllufttunnels zum Eintritt des Luftstromes im Wesentlichen verschließen. Damit wird der Luftstrom durch den Lüfter im Kühllufttunnel zwangsgeführt, und die gesamte mit dem Lüfter bereitgestellte Kühlluft kann über die Kühlseite des Trägerelementes geführt werden.
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Das Hüllelement kann vorzugsweise aus einem gebogenen Kunststoffflächenkörper ausgebildet sein, der beispielsweise bereits eine gebogene Form durch einen Spritzguss aufweist oder die gebogene Form im Kunststoffflächenkörper wird erzeugt durch die Befestigung des Kunststoffflächenkörpers an den Seitenrändern der Metallplatte.
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Schließlich kann die Metallplatte ein Aluminiummaterial, ein Kupfermaterial und/oder ein Messingmaterial umfassen, wobei weitere Metalle eingesetzt werden können, um die Metallplatte zu bilden, die eine höhe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Dabei muss das Trägerelement nicht ausschließlich aus einem Metallwerkstoff ausgebildet sein und die Metallplatte kann beispielsweise auch nur eine Schicht bilden, die gemeinsam mit weiteren Schichten das Trägerelement bildet. Beispielsweise kann das Halbleiterleuchtmittel elektrisch isoliert auf der Metallplatte aufgebracht sein, und das Halbleiterleuchtmittel kann beispielsweise durch und/oder über die Metallplatte elektrisch kontaktiert sein.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Lichtmoduls mit einem Trägerelement, auf dem mehrere Halbleiterleuchtmittel aufgebracht sind und am Trägerelement ist ein Hüllelement zur Bildung eines Kühllufttunnels angeordnet, ferner weist das Lichtmodul einen Lüfter auf und
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2 eine perspektivische Ansicht des Trägerelementes von der Aufnahmeseite zur Aufnahme der Halbleiterleuchtmittel, wobei auf der Kühlseite des Trägerelementes das Hüllelement angeordnet gezeigt ist.
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1 stellt schematisiert und vereinfacht ein Lichtmodul 1 für eine Hauptlichtfunktion eines Scheinwerfers dar, und das Lichtmodul 1 kann beispielsweise zur Bereitstellung eines Abblendlichtes oder eines Fernlichtes dienen. Das Lichtmodul 1 umfasst beispielhaft vier Halbleiterleuchtmittel 10, die an einem Trägerelement 12 aufgenommen sind. Zur Aufnahme der Halbleiterleuchtmittel 10 weist das Trägerelement 12 eine Aufnahmeseite 11 auf, und die Halbleiterleuchtmittel 10 sind entlang einer Längserstreckung 18 in einer Reihe auf der Aufnahmeseite 11 des Trägerelementes 12 aufgebracht. Da die Perspektive die Aufnahmeseite 11 des Trägerelementes 12 und damit die Halbleiterleuchtmittel 10 nicht unmittelbar zeigt, sind diese durch gestrichelte Linien verdeckt dargestellt. Das Trägerelement 12 kann im Gehäuse eines Scheinwerfers, beispielsweise über einen Aufnahmerahmen, angeordnet werden, so kann das gezeigte Lichtmodul 1 beispielsweise beweglich im Gehäuse des Scheinwerfers aufgenommen sein.
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Das Trägerelement 12 weist gegenüberliegend zur Aufnahmeseite 11 eine Kühlseite 15 auf, und über der Kühlseite 15 kann das Trägerelement 12 durch einen Luftstrom gekühlt werden, der durch einen über der Kühlseite 15 gebildeten Kühllufttunnel 16 strömt. Damit eine Entwärmung der Halbleiterleuchtmittel 10 erfolgen kann, ist das flächige, plan ausgeführte Trägerelement 12 als Metallplatte 14 ausgebildet, und die Metallplatte 14 kann beispielsweise aus Aluminium, aus Kupfer oder beispielsweise auch aus Messing ausgebildet sein. Die Metallplatte 14 weist eine rechteckige Form mit einer entlang der Längserstreckung 18 ausgebildeten länglichen Form auf, wobei der Kühllufttunnel 16 über der gesamten Länge der Metallplatte 14 gebildet ist.
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Zur Bildung des Kühllufttunnels 16 dient ein Hüllelement 17, das mit einem etwa halbkreisförmigen Querschnitt über der Kühlseite 15 der Metallplatte 14 angebracht ist. Dafür ist das Hüllelement 17 über die Seitenränder der Metallplatte 14 an dieser angebracht, sodass der Kühllufttunnel 16 geschlossen ausgebildet ist und die Kühlseite 15 der Metallplatte 14 bildet eine Bodenseite des Kühllufttunnels 16.
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Die Metallplatte 14 erstreckt sich in länglicher Form zwischen einer ersten Endseite 14a und einer zweiten Endseite 14b in der Längserstreckung 18 und an der ersten Endseite 14a ist ein Lüfter 13 angeordnet. Der Lüfter 13 leitet über ein Zwischenelement 19 die Kühlluft über die erste Endseite 14a in den Kühllufttunnel 16 ein und die Kühlluft kann, nach einer Erwärmung an der Kühlseite 15 der Metallplatte 14, über die zweite Endseite 14b wieder austreten. Hierfür weist das Hüllelement 17 etwa die gleiche Länge in Längserstreckung 18 auf wie die Metallplatte 14 und der Eintritt in den Kühlluftkanal 16 ist durch die erste Endseite 14a gebildet und der Austritt des Kühllufttunnels 16 ist durch die zweite Endseite 14b gebildet. Das Zwischenelement 19 kann dabei auch als ein Fortsatz des Hüllelementes 17 gebildet und mit diesem beispielsweise einteilig ausgebildet sein.
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2 zeigt in einer weiteren perspektivischen Ansicht das Lichtmodul 1, wobei das Zwischenelement 19 und der Lüfter 13 nicht gezeigt sind. Dargestellt sind vier Halbleiterleuchtmittel 10, die über die Aufnahmeseite 11 am Trägerelement 12 aufgenommen sind, welches Trägerelement 12 durch eine Metallplatte 14 gebildet ist. Auf der Kühlseite 15 ist ein Kühllufttunnel 16 gebildet, in dem über der Kühlseite 15 das Hüllelement 17 angeordnet ist.
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Das gezeigte Lichtmodul 1 weist keinen Kühlkörper im klassischen Sinne auf, da die Kühlvorrichtung bereits durch ein Trägerelement 12 gebildet ist, an dem auf einer Aufnahmeseite 11 die Halbleiterleuchtmittel 10 aufgenommen sind, und das über eine Kühlseite 15 entwärmt werden kann. Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Lichtmoduls 1, das die Aufnahme von Halbleiterleuchtmitteln 10 hoher Leistung ermöglicht, und eine effektive Entwärmung der Halbleiterleuchtmittel 10 kann ohne Kühlkörper ermöglicht werden. Der Lüfter 13 kann ein Kunststoffgehäuse aufweisen, ebenso kann das Hüllelement 17 aus einem Kunststoff ausgeführt sein. Folglich umfasst das Lichtmodul 1 keine schweren Komponenten, und die Metallplatte 14 kann beispielsweise auch nur ein Bestandteil des Trägerelementes 12 sein, sodass die Metallplatte 14 dünner ist als das eigentliche Trägerelement 12. Beispielsweise kann das Trägerelement 12 mehrschichtig aufgebaut sein, da es hinreichend sein kann, dass die Metallplatte 14 als eine Art Wärmeleitungsschicht dünn und damit leicht ausgeführt wird, um die Masse des Lichtmoduls 1 weiter zu reduzieren.
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Als besonders vorteilhaftes Merkmal ist das Lichtmodul länglich ausgeführt und weist eine Längserstreckung 18 auf, sodass auch der Kühllufttunnel 16 eine längliche Erstreckung aufweist, wie der Begriff des Tunnels in vorliegender Weise bereits klarstellt. Die Längserstreckung 18 bildet dabei eine Hauptabmessung des Lichtmoduls 1, die wenigstens dem 1-fachen, vorzugsweise dem 2-fachen, weiter bevorzugt dem 5-fachen und besonders bevorzugt dem 10-fachen der Querabmessung oder der Diagonalabmessung des Kühllufttunnels 16 entspricht. Durch diese längliche Ausführung des Lichtmoduls 1 mit der Metallplatte 14 und dem Kühllufttunnel 16 in ebenfalls länglicher Ausgestaltung ermöglicht folglich einen raumsparenden Aufbau des Lichtmoduls 1.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtmodul
- 10
- Halbleiterleuchtmittel
- 11
- Aufnahmeseite
- 12
- Trägerelement
- 13
- Lüfter
- 14
- Metallplatte
- 14a
- erste Endseite
- 14b
- zweite Endseite
- 15
- Kühlseite
- 16
- Kühllufttunnel
- 17
- Hüllelement
- 18
- Längserstreckung
- 19
- Zwischenelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009033909 A1 [0004]
- DE 102007043961 A1 [0006]
- WO 2009/048436 A1 [0007]
- US 2009/0080211 A1 [0008]
