DE102014109114A1 - Anordnung eines Kühlkörpers in einem Scheinwerfer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Kühlkörpers (10) zum Einsetzen in einem Scheinwerfer, wobei im Scheinwerfer ein Aufnahmekörper (11) vorgesehen ist, an dem der Kühlkörper (10) aufgenommen ist und wobei wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (12) vorgesehen ist, die mit dem Kühlkörper (10) entwärmbar ist. Erfindungsgemäß ist ein Spannelement (13) vorgesehen, mit dem der Kühlkörper (10) am Aufnahmekörper (11) haltend angeordnet ist und mit dem die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (12) direkt oder indirekt am Kühlkörper (10) gehalten ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines Kühlkörpers zum Einsetzen in einem Scheinwerfer, wobei im Scheinwerfer ein Aufnahmekörper vorgesehen ist, an dem der Kühlkörper aufgenommen ist und wobei wenigstens eine Halbleiterlichtquelle vorgesehen ist, die mit dem Kühlkörper entwärmbar ist.
  • Derartige Anordnungen eines Kühlkörpers zum Einsetzen in einen Scheinwerfer bilden sogenannte Lichtmodule, und beispielsweise kann der Aufnahmekörper das Gehäuse des Scheinwerfers oder einen Tragrahmen bilden, an dem der Kühlkörper aufgenommen wird. Dadurch kann der Kühlkörper beispielsweise starr im Gehäuse des Scheinwerfers angeordnet werden. Die Halbleiterlichtquelle umfasst beispielsweise eine oder auch mehrere LEDs, und die Halbleiterlichtquelle muss zur dauerhaften Funktion häufig gekühlt werden, wobei die Kühlung durch den Kühlkörper erfolgt. Die Halbleiterlichtquelle wird dabei entweder direkt oder über eine Trägerplatine am Kühlkörper aufgenommen, und der Kühlkörper weist in der Regel zur Anordnung am Aufnahmekörper und/oder zur Aufnahme der Halbleiterlichtquelle spanend bearbeitete Oberflächen auf, was die Bereitstellung eines Kühlkörpers entsprechend verteuert.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die EP 2 378 323 A2 zeigt beispielsweise einen Kühlkörper, welcher mehrere Funktionsflächen aufweist, die mit einer Fräsbearbeitung hergestellt werden müssen. Ferner sind Bohrungen am Kühlkörper vorhanden, und zur Herstellung der gefrästen oder gebohrten Strukturmerkmale des Kühlkörpers sind Werkzeugeinsätze und Fertigungsschritte erforderlich, die zu einer Verteuerung des Kühlkörpers führen. Insbesondere dann, wenn der Kühlkörper in einem Metalldruckgussverfahren oder in einem Metallstrangpressverfahren hergestellt wird, können die Vorteile einer fertigen Kontur des Kühlkörpers nur bedingt genutzt werden, da entsprechend spanende Nachbearbeitungen zur Bereitstellung des Kühlkörpers notwendig sind.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist die Anordnung eines Kühlkörpers in einem Scheinwerfer, die möglichst einfach ausgeführt ist und wobei der Kühlkörper frei von spanend bearbeiteten Oberflächen ausgestaltet werden soll.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung eines Kühlkörpers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Spannelement vorgesehen ist, mit dem der Kühlkörper am Aufnahmekörper haltend angeordnet ist und mit dem die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle direkt oder indirekt am Kühlkörper gehalten ist.
  • Das erfindungsgemäße Spannelement übernimmt damit zwei Aufgaben. Zum einen wird über das Spannelement der Kühlkörper am Aufnahmekörper gehalten, des Weiteren wird die Halbleiterlichtquelle direkt oder indirekt am Kühlkörper gehalten. Die Anordnung der Halbleiterlichtquelle fordert dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung keinen unmittelbaren Körperkontakt zwischen der Halbleiterlichtquelle und dem Kühlkörper, und es kann auch eine indirekte Anordnung, beispielsweise über eine Trägerplatine, erfolgen. Maßgeblich und zur Nutzung der erfindungsgemäßen Vorteile ist jedoch, dass das Spannelement unter elastischer Vorspannung den Kühlkörper am Aufnahmekörper und/oder die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle am Kühlkörper hält. Selbstverständlich kann das Spannelement auch mehrteilig ausgeführt werden und zum Beispiel ein Federelement umfassen.
  • Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Spannelementes wird der Vorteil erreicht, dass der Kühlkörper frei von spanend bearbeiteten Oberflächen ausgebildet werden kann und dass der Kühlkörper auf einfache Weise im Fließpressverfahren, im Strangpressverfahren oder im Druckgussverfahren hergestellt werden kann. Wird der Kühlkörper im Fließpressverfahren hergestellt, beispielsweise durch einen Aluminium-Druckguss oder durch einen Druckguss oder Normalguss alternativer, ebenfalls geeigneter Materialien zur Bereitstellung eines Kühlkörpers, kann dieser beispielsweise direkt oder zum Beispiel nach einer anschließenden Oberflächenbehandlung unmittelbar der erfindungsgemäßen Anordnung zugeführt werden. Durch die Verwendung des Spannelementes sind keine mit einem Fräser oder mit einem Bohrer bearbeiteten Oberflächen bzw. Löcher am Kühlkörper notwendig, da zur Befestigung des Kühlkörpers am Aufnahmekörper oder zur Befestigung der Halbleiterlichtquelle am Kühlkörper das Spannelement dient und beispielsweise keine Schrauben oder dergleichen Verwendung finden müssen.
  • Neben der Möglichkeit, einen Kühlkörper beispielsweise aus einem Gussbauteil zu bilden, kann die erfindungsgemäße Befestigung auch bei einem Kühlkörper Verwendung finden, der beispielsweise aus einem Blechbauteil oder aus einer Kombination verschiedener Herstellungsverfahren hergestellt ist.
  • Ein Kühlkörper, der beispielsweise im Strangpressverfahren hergestellt ist, kann ebenfalls frei von spanend bearbeiteten Oberflächen ausgebildet sein, wobei jedoch ein Sägeschnitt erforderlich sein kann, um den Kühlkörper von einem Fließpressstrang abzutrennen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich dabei die Oberfläche, die frei von spanender Bearbeitung ausgebildet ist, auf Bearbeitungen wie Fräsbearbeitungen, Bohrbearbeitungen und dergleichen, um unmittelbar die Befestigung des Kühlkörpers am Aufnahmekörper oder die Befestigung der Halbleiterlichtquelle am Kühlkörper zu erreichen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zur Anordnung der Halbleiterlichtquelle kann eine Trägerplatine vorgesehen sein, auf der die Halbleiterlichtquelle aufgenommen ist, wobei die Trägerplatine zwischen dem Spannelement und einer Kühlseite des Kühlkörpers angeordnet ist. Verspannt das Spannelement die Halbleiterlichtquelle gegen den Kühlkörper, so kann sich die Trägerplatine im Kraftfluss zwischen der Halbleiterlichtquelle und der Kühlseite des Kühlkörpers befinden. Beispielsweise kann das Spannelement so ausgebildet und derart vorgespannt sein, dass dieses die Trägerplatine in direktem Kontakt auf die Kühlseite des Kühlkörpers drückt, ohne dass der Kraftfluss durch die Halbleiterlichtquelle selbst geführt ist. Hierfür kann beispielsweise das Spannelement eine Öffnung aufweisen, durch die die Halbleiterlichtquelle Licht emittieren kann, beispielsweise in einen Lichtleitkörper hinein.
  • Gemäß einem weiteren Vorteil kann das Spannelement Zentrierdome aufweisen, mit denen die Trägerplatine in ihrer Position am Kühlkörper gehalten wird. Die Zentrierdome können beispielsweise auf der Seite des Spannelementes angeordnet sein, die zur Kühlseite des Kühlkörpers hin weist, und die Zentrierdome, beispielsweise in zweifacher Anordnung, durchlaufen Bohrungen in der Trägerplatine und sitzen in diesen ein. Damit die mechanische Spannung des Spannelementes über die Trägerplatine auf die Kühlseite des Kühlkörpers verläuft, kann der Kühlkörper Aussparungen aufweisen, die mit den Positionen der Zentrierdome korrespondieren. Dabei können die Zentrierdome in die Aussparungen hineinragen, wobei die Aussparungen selbst bereits im Fließpressverfahren oder im Strangpressverfahren hergestellt sind. Beispielsweise können die Aussparungen als runde oder viereckige Vertiefungen ausgebildet sein, wenn der Kühlkörper im Fließpressverfahren hergestellt ist, und die Aussparungen können beispielsweise als längs in Strangpressrichtung verlaufende, durchgängige Rillen ausgeführt sein, wenn der Kühlkörper im Strangpressverfahren ausgeführt ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann diese ein Lichtleitkörper umfassen, der durch das Spannelement in Position der Halbleiterlichtquelle gehalten ist. Beispielsweise können am Spannelement Halteanformungen angebracht sein, die die Öffnung begrenzen, durch die die Halbleiterlichtquelle das Licht emittiert, und wird der Lichtleitkörper in der Öffnung im Spannelement über der Halbleiterlichtquelle angeordnet, kann der Lichtleitkörper durch die Halteanformungen am Spannelement in Position gehalten werden. Damit fällt dem Spannelement eine weitere Funktion zu, da durch das Spannelement ferner der Lichtleitkörper in Position über der Halbleiterlichtquelle gehalten wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spannelementes kann dieses eine flächige Erstreckung aufweisen, aus der sich beispielsweise die Zentrierdome und/oder die Halteanformungen heraus erstrecken. Insbesondere kann mittels wenigstens eines Befestigungselementes, vorzugsweise ausgeführt als Schraubelement, das Spannelement am Aufnahmekörper befestigt sein. Mit dieser Befestigung am Aufnahmekörper kann gleichzeitig der Kühlkörper verspannt werden, und beispielsweise kann das Spannelement aus einem Metallwerkstoff oder aus einem Kunststoff hergestellt sein. Insbesondere kann das Spannelement wenigstens einen Schnapphaken aufweisen, mit dem der Kühlkörper wenigstens teilweise gehalten wird. Beispielsweise kann der Schnapphaken einen Rand des Kühlkörpers umgreifen. Ferner kann der Kühlkörper unter Vorspannung des Spannelementes gegen eine Spannkante am Aufnahmekörper verspannt werden, während die Verspannung über die Trägerplatine in den Kühlkörper abgeleitet wird. Das Befestigungselement kann folglich dazu dienen, das Spannelement und damit auch den Kühlkörper am Aufnahmekörper anzuordnen, und zugleich wird durch das Befestigungselement die Vorspannung in das Spannelement eingeleitet. Die geometrischen Abmessungen zwischen dem Spannelement, dem Kühlkörper und dem Aufnahmekörper können derart vorteilhaft zueinander ausgestaltet sein, dass durch Festziehen des Schraubelementes die Vorspannung in das Spannelement eingeleitet wird, und der Kühlkörper wird über den Schnapphaken einerseits und beispielsweise gegenüberliegend an der Spannkante am Aufnahmekörper befestigt.
  • BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand einer einzigen Figur näher dargestellt. Es zeigt die
  • Figur eine quergeschnittene Seitenansicht der Anordnung eines Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figur zeigt eine Anordnung eines Kühlkörpers 10, wie diese beispielsweise unter Bildung eines Lichtmoduls in einem Scheinwerfer eingesetzt werden kann. Die Anordnung ist an einem Aufnahmekörper 11 angeordnet gezeigt, wobei der Aufnahmekörper 11 beispielsweise das Gehäuse des Scheinwerfers bilden kann, das nicht mit der Anordnung umfasst sein muss.
  • Die Anordnung weist eine Halbleiterlichtquelle 12 auf, die beispielhaft als eine SMD-LED gezeigt ist. Die Halbleiterlichtquelle 12 kann im Betrieb Licht in einen Lichtleitkörper 17 einstrahlen, um beispielsweise eine Signallichtfunktion in einem Fahrzeugscheinwerfer zu erfüllen. Die Halbleiterlichtquelle 12 wird dabei über den Kühlkörper 10 entwärmt, wobei die Entwärmung über beziehungsweise durch eine Trägerplatine 14 erfolgt, auf der die Halbleiterlichtquelle 12 aufgenommen ist. Beispielsweise kann die Trägerplatte 14 einen entsprechenden metallischen Anteil aufweisen oder auf sonstige Weise eine hohe Wärmeleitfähigkeit ermöglichen.
  • Der Kühlkörper 10 ist durch ein Spannelement 13 gehalten, und das Spannelement 13 ist aus einem Kunststoffmaterial beispielsweise in einem Spritzguss-Fertigungsverfahren hergestellt. Das Spannelement 13 weist eine flächige Erstreckung auf und überdeckt im Wesentlichen eine Kühlseite 10a des Kühlkörpers 10. In der Position der Halbleiterlichtquelle 12 auf der Kühlseite 10a des Kühlkörpers 10 weist das Spannelement 13 eine Öffnung auf, in der ein Lichtleitkörper 17 aufgenommen ist, sodass beim Betrieb der Halbleiterlichtquelle 12 emittiertes Licht in den Lichtleitkörper 17 eingestrahlt werden kann.
  • Am Aufnahmekörper 11 ist das Spannelement 13 über ein Befestigungselement 18 aufgenommen, das beispielhaft als Schraubelement 19 ausgeführt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Befestigungselementes 18 am Aufnahmekörper 11 weist das Spannelement 13 einen Schnapphaken 20 auf, der eine Längskante des Kühlkörpers 10 umgreift. Auf der Seite des Befestigungselementes 18 sitzt der Kühlkörper 10 an einer Spannkante 21 am Aufnahmekörper 11 auf, und durch die Verspannung des Spannelementes 13 durch das Befestigungselement 18 wird im Spannelement 13 eine Verspannung aufgebaut. Diese Verspannung bewirkt ein Andrücken der Trägerplatine 14 mit der Halbleiterlichtquelle 12 auf die Kühlseite 10a des Kühlkörpers 10. Zugleich wird der Kühlkörper 10 durch das Spannelement 13 am Aufnahmekörper 11 gehalten und der Kühlkörper 10 wird gegen die Spannkante 21 gedrückt. Das Spannelement 13 erfüllt damit die Funktion der Aufnahme des Kühlkörpers 10 am Aufnahmekörper 11 und das Spannelement 13 erfüllt die Funktion der Anordnung der Halbleiterlichtquelle 12 an der Kühlseite 10a des Kühlkörpers 10.
  • Um gemäß einer weiteren Funktion des Spannelementes 13 den Lichtleitkörper 17 über der Halbleiterlichtquelle 12 haltend zu positionieren, weist das Spannelement 13 Halteanformungen 22 auf, zwischen denen der Lichtleitkörper 17 gehalten ist und die Halteanformungen 22 begrenzen beispielsweise die Öffnung im Spannelement 11. Auf nicht näher gezeigte Weise kann der Lichtleitkörper 17 beispielsweise am Spannelement 13 und insbesondere an den Halteanformungen 22 verrastet sein.
  • Das Spannelement 13 weist ferner Zentrierdome 15 auf, die sich auf der Seite des Spannelementes 13 befinden, auf der die Trägerplatine 14 angeordnet ist und die in Richtung zur Kühlseite 10a des Kühlkörpers 10 weist. Die Zentrierdome 15 durchsetzen die Trägerplatine 14 durch die eingebrachten Bohrungen, sodass die Trägerplatine 14 in Position gehalten wird und die Halbleiterlichtquelle 12, die beispielsweise auf konventionelle Weise auf der Trägerplatine 14 aufgebracht ist, wird in der Öffnungsposition in dem Spannelement 13 gehalten.
  • Der Kühlkörper 10 kann gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel frei von spanend nachbearbeiteten Oberflächen ausgebildet sein. Ausgenommen von dieser Ausgestaltung des Kühlkörpers 10 ist eine Oberfläche des Kühlkörpers 10, die durch einen Sägeschnitt gebildet ist, um den Kühlkörper 10 beispielsweise von einem Strangprofil abzulängen.
  • Beispielsweise weist der Kühlkörper 10 insbesondere durch die Befestigungsweise mit dem Spannelement 13 keine Schraubbohrungen oder sonstige spanend bearbeitete Oberflächen auf, und auch in der Position, in der die Trägerplatine 14 auf der Kühlseite 10a des Kühlkörpers 10 angeordnet ist, sind keine spanend bearbeiteten Oberflächen notwendig. Die Oberfläche, die durch ein Fließpressverfahren oder durch ein Strangpressverfahren hergestellt werden kann, beispielsweise wenn der Kühlkörper 10 aus Aluminium hergestellt ist, kann ausreichen, um einen flächigen Kühlkontakt beispielsweise zur Trägerplatine 14 zu erreichen. Damit die Zentrierdome 15 beispielsweise nicht an der Kühlseite 10a des Kühlkörpers 10 aufsitzen, und die Verspannung der Trägerplatine 14 schwächen, weist die Kühlseite 10a Aussparungen 16 auf, die ebenfalls bereits im Fließpressverfahren oder Strangpressverfahren hergestellt sein können. Mit den Aussparungen 16 ist lediglich beispielhaft gezeigt, dass der Kühlkörper 10a trotz unterlassener spanender Bearbeitung entsprechende Konturierungen aufweisen kann, die zur Aufnahme beispielsweise einer Trägerplatine 14 notwendig sind.
  • Der Umgriff des Spannelementes 13 um die Außenseite des Kühlkörpers 10 ist lediglich beispielhaft mit dem Schnapphaken 20 gezeigt. Beispielsweise kann die Seitenfläche des Kühlkörpers 10 entsprechend profiliert sein, und auf andere Weise ebenfalls einen Formschluss insbesondere mit dem Spannelement 13, jedoch auch mit dem Aufnahmekörper 11, herzustellen.
  • 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 konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kühlkörper
    10a
    Kühlseite am Kühlkörper
    11
    Aufnahmekörper
    12
    Halbleiterlichtquelle
    13
    Spannelement
    14
    Trägerplatine
    15
    Zentrierdom
    16
    Aussparung
    17
    Lichtleitkörper
    18
    Befestigungselement
    19
    Schraubelement
    20
    Schnapphaken
    21
    Spannkante
    22
    Halteanformung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2378323 A2 [0003]

Claims (10)

  1. Anordnung eines Kühlkörpers (10) zum Einsetzen in einem Scheinwerfer, wobei im Scheinwerfer ein Aufnahmekörper (11) vorgesehen ist, an dem der Kühlkörper (10) aufgenommen ist und wobei wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (12) vorgesehen ist, die mit dem Kühlkörper (10) entwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannelement (13) vorgesehen ist, mit dem der Kühlkörper (10) am Aufnahmekörper (11) haltend angeordnet ist und mit dem die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (12) direkt oder indirekt am Kühlkörper (10) gehalten ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (13) unter elastischer Vorspannung den Kühlkörper (10) am Aufnahmekörper (11) und/oder die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (12) am Kühlkörper (10) hält.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (10) frei von spanend bearbeiteten Oberflächen ausgebildet ist und/oder dass der Kühlkörper (10) im Fließpressverfahren, im Strangpressverfahren oder im Druckgussverfahren hergestellt ist und/oder dass der Kühlkörper (10) wenigstens teilweise aus einem Blechbauteil ausgebildet ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerplatine (14) vorgesehen ist, auf der die Halbleiterlichtquelle (12) aufgenommen ist, wobei die Trägerplatine (14) zwischen dem Spannelement (13) und einer Kühlseite (10a) des Kühlkörpers (10) angeordnet ist.
  5. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (13) Zentrierdome (15) aufweist, mit denen die Trägerplatine (14) in ihrer Position am Kühlkörper (10) gehalten wird.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (10) Aussparungen (16) aufweist, insbesondere in die sich die Zentrierdome (15) hinein erstrecken.
  7. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtleitkörper (17) vorgesehen ist, der durch das Spannelement (13) in Position über der Halbleiterlichtquelle (12) gehalten ist.
  8. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (13) eine flächige Erstreckung aufweist und insbesondere mittels wenigstens eines Befestigungselementes (18), vorzugsweise mit einem Schraubelement (19), am Aufnahmekörper (11) befestigt ist.
  9. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (13) aus einem Metallwerkstoff oder aus einem Kunststoff hergestellt ist und/oder wenigstens einen Schnapphaken (20) aufweist, mit dem der Kühlkörper (10) wenigstens teilweise gehalten ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (10) unter Vorspannung des Spannelementes (13) gegen eine Spannkante (21) am Aufnahmekörper (11) verspannt ist, insbesondere wobei die Verspannung über die Trägerplatine (14) in den Kühlkörper (10) eingeleitet wird.
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