-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem zum Kühlen eines Leuchtmittels in einem Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Scheinwerfers, mit einem Aufnahmekörper des Lichtmoduls zur Aufnahme des Leuchtmittels und mit einem beabstandet zum Aufnahmekörper angeordneten Kühlkörper, und wobei zum Wärmetransport zwischen dem Aufnahmekörper und dem Kühlkörper ein Wärmerohr aufweisend ein Wärmetransportmedium angeordnet ist, wobei das Wärmerohr mit einer Heißseite am Aufnahmekörper und mit einer Kaltseite am Kühlkörper angebunden ist. Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Scheinwerfer, mit einem solchen Kühlsystem.
-
STAND DER TECHNIK
-
Aus der
DE 10 2004 017 454 B4 ist ein Kühlsystem zum Kühlen eines Leuchtmittels in einem Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung bekannt, und die Beleuchtungseinrichtung ist als Scheinwerfer für ein Fahrzeug ausgebildet. Im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung sind mehrere Lichtmodule aufgenommen, und die Lichtmodule bilden mit voneinander verschiedenen Lichtverteilungsmustern ein Lichtfeld, beispielsweise zur Erzeugung eines Abblendlichtes für ein Fahrzeug. Die Lichtmodule sind über einen gemeinsamen Halterungsteilkörper miteinander starr verbunden und am Halterungsteilkörper ist ein Wärmeübertragungsrohr angeordnet. In einer Öffnung im Gehäuse sitzt ein Kühlkörper ein, der über das Wärmeübertragungsrohr starr mit dem Halterungsteilkörper und damit starr mit sämtlichen Lichtmodulen im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung verbunden ist. Die Einheit aus den Lichtmodulen ist mittels mehrerer Ausrichtungsschrauben im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung beweglich, beispielsweise zur Grundeinstellung der Lichtmodule in der Beleuchtungseinrichtung.
-
Grundsätzlich ist für die Aufnahme von Lichtmodulen im Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung eine Beweglichkeit gefordert, um die Grundeinstellung der Lichtmodule im Gehäuse wenigstens werksseitig vorzunehmen, ferner sind Beleuchtungseinrichtungen bekannt, die auch im Betrieb eines Fahrzeugs eine Bewegung wenigstens eines Lichtmoduls erfordern, beispielsweise um eine Leuchtweitenregulierung oder eine Kurvenlichtfunktion zu ermöglichen. Da der Kühlkörper über das Wärmerohr starr mit den Lichtmodulen verbunden ist, muss der Kühlkörper jede Verstellbewegung der Lichtmodule ebenfalls ausführen. Hierzu ist eine Dichtung für die Ausrichtungseinstellung vorgesehen, die in der Öffnung im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung einsitzt und den Kühlkörper vollumfänglich umschließt. Dabei muss die Dichtung derart dimensioniert sein, dass eine ausreichende Bewegungsfreiheit des Kühlkörpers in der Öffnung des Gehäuses ermöglicht ist.
-
Die Verstelleinrichtung zur Verstellung der Lichtmodule im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung basiert auf Ausrichtungsschrauben, die lediglich eine werksseitige Grundeinstellung der Lichtmodule im Gehäuse zulassen. Eine Beweglichkeit des Kühlkörpers für eine Leuchtweitenregulierung oder eine Kurvenlichtfunktion lässt das gezeigte Kühlsystem mit einer starren Verbindung zwischen dem Kühlkörper und den Lichtmodulen nicht zu, da die Verstellwege zu groß werden.
-
Das gezeigte lüfterlose Kühlsystem ist aus energetischen Gründen vorteilhaft, jedoch sind Lichtmodule, die eine Leuchtweitenregulierung oder eine Kurvenlichtfunktion aufweisen, grundsätzlich mit einer möglichst geringen Masse auszuführen, damit möglichst kleine Trägheits- und Beschleunigungskräfte auf die Aufhängung des Lichtmoduls wirken. Eine mechanische Entkopplung eines Lichtmoduls von einem notwendigen Kühlkörper ist dabei von Vorteil, was insbesondere dann erreicht wird, wenn der Kühlkörper ortsfern vom Lichtmodul angeordnet wird. Eine besonders effektive Entwärmung von Leuchtmitteln innerhalb des Gehäuses einer Beleuchtungseinrichtung kann insbesondere dann erreicht werden, wenn ein Kühlkörper wenigstens teilweise auf der Außenseite des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Kühlsystems zum Kühlen eines Leuchtmittels in einem Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung, die die vorstehend beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet. Insbesondere soll das Kühlsystem so ausgeführt sein, dass bei einem vom Lichtmodul entkoppelt angeordneten Kühlkörper eine erweiterte Bewegungsmöglichkeit des Lichtmoduls geschaffen wird.
-
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Kühlsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Wärmerohr wenigstens abschnittsweise einen flexiblen Bereich aufweist, so dass der Aufnahmekörper relativ zum Kühlkörper unter Aufrechterhaltung des Wärmetransportes beweglich ist.
-
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, das Wärmerohr wenigstens abschnittsweise flexibel auszuführen, sodass das Lichtmodul im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung bewegt werden kann, während der Kühlkörper ortsfest in oder am Gehäuse angeordnet werden kann. Dieser Vorteil wird erreicht durch einen wenigstens abschnittsweise ausgebildeten flexiblen Bereich im Wärmerohr, wobei der flexible Bereich sich zwischen der Heißseite und der Kaltseite des Wärmerohres befindet. Die Heißseite kann damit am Aufnahmekörper angeordnet sein, und die Kaltseite kann mit dem Kühlkörper in Verbindung gebracht sein, sodass trotz einer jeweils starren Verbindung der Heißseite mit dem Aufnahmekörper und der Kaltseite mit dem Kühlkörper eine Beweglichkeit des Aufnahmekörpers relativ zum Kühlkörper geschaffen wird. Der wenigstens eine flexible Bereich des Wärmerohres sollte dabei so ausgestaltet sein, dass eine hinreichende Beweglichkeit des Lichtmoduls im Gehäuse ermöglicht ist, während der Kühlkörper im Wesentlichen ortsfest im oder am Gehäuse aufgenommen ist.
-
Vorteilhafterweise kann der flexible Bereich auf einen Abschnitt des Wärmerohres begrenzt sein, sodass das Wärmerohr durch den flexiblen Bereich einen mit dem Aufnahmekörper verbundenen ersten Rohrabschnitt und einen mit dem Kühlkörper verbundenen zweiten Rohrabschnitt aufweist, wobei die Rohrabschnitte relativ zueinander beweglich sind und in sich starr sein können. Insbesondere können die Rohrabschnitte über ihre wesentliche Länge hinweg starr ausgebildet sein, und grenzen jeweils an den flexiblen Bereich an.
-
Der flexible Bereich kann beispielsweise durch eine flexible Manschette gebildet sein. Das Wärmerohr kann ein Außenrohr aufweisen, und das Außenrohr der jeweiligen ersten und zweiten Rohrabschnitte kann in die flexible Manschette eingesetzt sein. Dabei kann das Wärmetransportmedium durch die flexible Manschette hinweg zwischen der Heißseite und der Kaltseite hin und her strömen.
-
Weiterhin ist es denkbar, dass der flexible Bereich durch eine lokal ausgebildete Wellenstruktur im Außenrohr gebildet ist. Alternativ ist es denkbar, dass das gesamte Wärmerohr flexibel ausgebildet ist, beispielsweise kann dieses ein flexibles Außenrohr aufweisen, wobei das flexible Außenrohr beispielsweise durch ein Geflecht oder durch ein Wellrohr gebildet ist. Das flexible Außenrohr, basierend auf einem Geflecht, kann beispielsweise ausgeführt sein nach Art eines Druckschlauches, wobei das im Wesentlichen metallische Außenrohr weiterhin wenigstens eine Kunststoffkomponente umfassen kann.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Beleuchtungseinrichtung ein Gehäuse aufweisen, wobei der Kühlkörper in einer Öffnung des Gehäuses aufgenommen ist oder wobei der Kühlkörper außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und wobei sich das Wärmerohr durch die Öffnung im Gehäuse hindurch erstreckt. Vorteilhafterweise muss dann nur noch das Wärmerohr im Bereich des Gehäusedurchtritts durch die Öffnung zu dieser mit einem Dichtelement abgedichtet werden, und ist der Kühlkörper außerhalb des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung angeordnet, kann beispielsweise durch den Fahrtwind des Fahrzeugs eine besonders effektive Entwärmung der Leuchtmittel des wenigstens einen Lichtmoduls erreicht werden.
-
Mit weiterem Vorteil kann das Lichtmodul zur Grundeinstellung, zur Bildung einer Leuchtweitenverstellung und/oder zur Bildung einer Kurvenlichtfunktion beweglich in der Beleuchtungseinrichtung aufgenommen sein, wobei die Beweglichkeit durch den flexiblen Bereich im Wärmerohr ermöglicht ist.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Scheinwerfer, mit einem Kühlsystem zum Kühlen eines Leuchtmittels eines in der Beleuchtungseinrichtung aufgenommenen Lichtmoduls, mit einem Aufnahmekörper des Lichtmoduls zur Aufnahme des Leuchtmittels und mit einem beabstandet zum Aufnahmekörper angeordneten Kühlkörper, und wobei zum Wärmetransport zwischen dem Aufnahmekörper und dem Kühlkörper ein Wärmerohr aufweisend ein Wärmetransportmedium angeordnet ist, wobei das Wärmerohr mit einer Heißseite am Aufnahmekörper und mit einer Kaltseite am Kühlkörper angebunden ist, wobei erfindungsgemäß das Wärmerohr wenigstens abschnittsweise einen flexiblen Bereich aufweist, sodass der Aufnahmekörper relativ zum Kühlkörper unter Aufrechterhaltung des Wärmetransports beweglich ist. Die vorstehend aufgeführten weiteren Merkmale und zugehörigen Vorteile des Kühlsystems finden für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ebenfalls Berücksichtigung.
-
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
-
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematisierte Ansicht eines Kühlsystems mit einem Wärmerohr als flexible Verbindung zwischen einem Lichtmodul und einem Kühlkörper,
-
2 eine Detailansicht des flexiblen Bereiches des Wärmerohrs gemäß einer ersten Ausführungsform,
-
3 eine Detailansicht des flexiblen Bereiches des Wärmerohrs gemäß einer zweiten Ausführungsform und
-
4 eine Detailansicht des flexiblen Bereiches des Wärmerohres gemäß einer dritten Ausführungsform.
-
1 zeigt in einer schematisierten Ansicht ein Kühlsystem 1 zur Kühlung eines Leuchtmittels 11 in einem Lichtmodul 10. Das Lichtmodul 10, wenigstens umfassend das Leuchtmittel 11 und ein Aufnahmekörper 12 zur Aufnahme des Leuchtmittels 11, kann beweglich im Gehäuse 21 einer Beleuchtungseinrichtung aufgenommen sein. Das Leuchtmittel 11 ist als Halbleiter-Leuchtmittel ausgeführt, und kann beispielsweise eine LED oder einen Laserstrahler umfassen. Das Leuchtmittel 11 kann im Betrieb Licht 25 in einen Reflektor 26 einstrahlen, und wird das Lichtmodul 10 bewegt, beispielhaft gezeigt mit einem Doppelpfeil im Aufnahmekörper 12, so kann das erzeugte Licht 25 mit einer entsprechenden Lichtverteilung ebenfalls bewegt werden, wie mit einem weiteren Doppelpfeil im Strahlengang des Lichtes 25 angedeutet.
-
Das Leuchtmittel 11 wird über den Aufnahmekörper 12 entwärmt, wobei das Leuchtmittel 11 derart mit dem Aufnahmekörper 12 verbunden ist, dass Wärme, die im Betrieb des Leuchtmittels 11 in diesem entsteht, in den Aufnahmekörper 12 übergeleitet wird.
-
Das Kühlsystem 1 umfasst weiterhin einen Kühlkörper 13, der in einer Öffnung 22 im Gehäuse 21 der Beleuchtungseinrichtung aufgenommen ist und halbseitig zur Außenseite des Gehäuses 21 weist. Zur Abdichtung des Kühlkörpers 13 im Gehäuse 21 dient ein Dichtelement 24, wobei die Anordnung des Kühlkörpers 13 in der Öffnung 22 lediglich beispielhaft gezeigt ist, und der Kühlkörper 13 sitzt ortsfest in der Öffnung 22 des Gehäuses 21 ein. Durch das Dichtelement 24 ist eine Abdichtung zwischen dem Kühlkörper 13 und dem Gehäuse 21 hergestellt, und der Kühlkörper 13 kann durch Außenluft, die die Beleuchtungseinrichtung insbesondere mit einem Fahrtwind im Betrieb eines Fahrzeuges umströmt, besonders vorteilhaft entwärmt werden, insbesondere durch Kühlrippen 23, die zur Außenseite des Gehäuses 21 weisen.
-
Zwischen dem Aufnahmekörper 12 und dem Kühlkörper 13 erstreckt sich ein Wärmerohr 14, wobei ein Wärmekörper 14 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform auch als sogenannte Heatpipe bezeichnet werden kann. Das Wärmerohr 14 weist einen flexiblen Bereich 15 auf, beispielhaft dargestellt durch eine Wellenstruktur 19 in einem Außenrohr 18 des Wärmerohres 14. Innerhalb des Außenrohres 18, das über seine beiden Endseiten verschlossen ist, befindet sich ein Wärmetransportmedium, welches an der Heißseite, gebildet durch den Kontakt mit dem Aufnahmekörper 12, verdampft und in Richtung zur Kaltseite durch das Wärmerohr 14 hindurchströmt, wobei die Kaltseite durch den Kontakt mit dem Kühlkörper 13 gebildet ist. An der Kaltseite kondensiert das Wärmetransportmedium im Außenrohr 18 wieder, sodass durch die Verdampfung und anschließende Kondensierung eine Kühlwirkung am Aufnahmekörper 12 erzeugt wird und die Wärme, die durch die Kühlwirkung dem Aufnahmekörper 12 entzogen wird, wird über das Kondensieren am Kühlkörper 13 an diesen abgegeben.
-
Durch den flexiblen Bereich 15 wird das Wärmerohr 14 in einen ersten Rohrabschnitt 14a und in einen zweiten Rohrabschnitt 14b unterteilt. Der erste Rohrabschnitt 14a ist starr mit dem Aufnahmekörper 12 verbunden, und der zweite Rohrabschnitt 14b ist starr mit dem Kühlkörper 13 verbunden. Die jeweilige Verbindung der Rohrabschnitte 14a und 14b mit dem Aufnahmekörper 12 und mit dem Kühlkörper 13 kann stoffschlüssig vorgesehen sein, beispielsweise durch einen Wärmeleit-Klebstoff oder durch ein Auflöten oder durch ein Anschweißen.
-
Durch den erfindungsgemäß flexiblen Bereich 15, beispielhaft durch eine Wellenstruktur 19 im Außenrohr 18 des Wärmerohres 14 gebildet, wird eine Beweglichkeit des Aufnahmekörpers 12 mit dem Leuchtmittel 11 erreicht, während der Kühlkörper 13 ortsfest und damit unbeweglich in der Öffnung 22 im Gehäuse 21 einsitzt.
-
2 zeigt in einer vergrößerten Ansicht das Wärmerohr 14 mit dem flexiblen Bereich 15, wobei der flexible Bereich 15 gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine flexible Manschette 16 umfasst. Dabei ist das Außenrohr 18 unterteilt in die beiden Rohrabschnitte 14a und 14b, und die Endseiten des Außenrohres 18 sitzen in Aufnahmeenden der flexiblen Manschette 16 ein. Dadurch, dass die Manschette 16 flexibel ist, kann der erste Rohrabschnitt 14a, wie durch einen Doppelpfeil gezeigt, relativ zum zweiten Rohrabschnitt 14b bewegt werden. Die Manschette 16 kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Naturkautschuk bestehen, beispielsweise aus einem PTFE.
-
Das innerhalb des Außenrohres 18 gezeigte Wärmetransportmedium strömt in einer dampfförmigen Phase vom ersten Rohrabschnitt 14a durch die flexible Manschette 16 hindurch in den zweiten Rohrabschnitt 14b. Innenseitig im geteilten Außenrohr 18 ist eine durchgehende Kapillarstruktur 20 ausgebildet, beispielsweise umfassend Kupferlitzen, welche geeignet sind, die Flex-Bewegung der flexiblen Manschette 16 ebenfalls mit auszuführen. Innerhalb der Kapillarstruktur 20 kann das Wärmetransportmedium im kondensierten, flüssigen Zustand wieder vom zweiten Rohrabschnitt 14b in den ersten Rohrabschnitt 14a zurückströmen, basierend auf einer Kapillarwirkung, was auch als sogenannter Dochteffekt bezeichnet wird. Der Dampfstrom und der Flüssigkeitsstrom basiert auf einem Gleichgewicht eines Massestromes, sodass eine Zirkulation über der gesamten Länge des Wärmerohres 14 durch die Unterteilung im Außenrohr 18 und durch den flexiblen Bereich 15 nicht gestört ist.
-
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des flexiblen Bereiches 15 im Wärmerohr 14, wobei der flexible Bereich 15 das Wärmerohr 14 in den ersten Rohrabschnitt 14a und in den zweiten Rohrabschnitt 14b unterteilt. Das Außenrohr 18 weist eine Wellenstruktur 19 auf, die so ausgebildet ist, dass der flexible Bereich 15 als Nachgiebigkeitsbereich im Außenrohr 18 ausgebildet ist. Dabei kann die Kapillarstruktur 20 ebenfalls auf einer Anordnung von Kupferlitzen auf der Innenseite des Außenrohres 18 basieren, und der durchgehende Verlauf der Kapillarstruktur 20 wird durch die Wellenstruktur 19 nicht negativ beeinflusst. Die Beweglichkeit des ersten Rohrabschnittes 14a gegenüber dem zweiten Rohrabschnitt 14b ist ebenfalls durch einen Doppelpfeil angedeutet.
-
4 zeigt ein noch weiteres Ausführungsbeispiel zur Bildung des flexiblen Bereiches 15 im Wärmerohr 14, wobei das Außenrohr 18 wieder in zwei Teile unterteilt ist, und zwar einen ersten Teil, der den ersten Rohrabschnitt 14a bildet, und in einen zweiten Teil, der den zweiten Rohrabschnitt 14b bildet. Beide Rohrabschnitte 14a, 14b sind miteinander verbunden durch eine flexible Manschette 17, beispielsweise gebildet durch einen Kunststoffschlauchabschnitt, beispielsweise umfassend PTFE. Die Beweglichkeit des ersten Rohrabschnitts 14a relativ zum zweiten Rohrabschnitt 14b ist wiederum angedeutet durch einen Doppelpfeil. Auf der Innenseite der Außenrohre 18 befindet sich die Kapillarstruktur 20, die sich ebenfalls über den Bereich der flexiblen Manschette 17 hinweg erstreckt. Ein mittiger Dampfstrom und ein Rücktransport des kondensierten Wärmetransportmediums durch Kapillarwirkung wird folglich auch bei Anordnung einer flexiblen Manschette 17 nach Art eines Schlauchabschnittes nicht unterbrochen.
-
Die Ausführungsbeispiele zur Ausbildung des flexiblen Bereiches 15 im Wärmerohr 14 gemäß den 2, 3 und 4 zeigen, dass eine Zirkulation des Wärmetransportmediums auch unter Einbringung eines flexiblen Bereiches 15 in das Wärmerohr 14 nicht unterbrochen wird. Folglich kann zwischen den beiden Endseiten des Wärmerohres 14, also zwischen der Heißseite und der Kaltseite, eine Zirkulation des Wärmetransportmediums stattfinden, wie durch die Pfeile in der Gasphase und in der Flüssigphase des Wärmetransportmediums gezeigt.
-
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, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Beispielsweise kann sich die Wellenstruktur 19 auch über der gesamten Länge des Wärmerohres 14 erstrecken, sodass dieses insgesamt flexibel ist. Sogenannte Wellrohre können aus Metall hergestellt sein und sind hermetisch dicht und druckfest. Dadurch könnte eine erweiterte Beweglichkeit des Wärmerohres 14 geschaffen werden, um die Verstellmöglichkeit des Lichtmoduls 10 relativ zum ruhenden Kühlkörper 13 weiter zu steigern.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kühlsystem
- 10
- Lichtmodul
- 11
- Leuchtmittel
- 12
- Aufnahmekörper
- 13
- Kühlkörper
- 14
- Wärmerohr
- 14a
- erster Rohrabschnitt
- 14b
- zweiter Rohranschnitt
- 15
- flexibler Bereich
- 16
- flexible Manschette
- 17
- flexible Manschette
- 18
- Außenrohr
- 19
- Wellenstruktur
- 20
- Kapillarstruktur
- 21
- Gehäuse
- 22
- Öffnung
- 23
- Kühlrippen
- 24
- Dichtelement
- 25
- Licht
- 26
- Reflektor
-
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
-
- DE 102004017454 B4 [0002]
