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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend mindestens eine Lichtquelle und mindestens einen Träger zum Tragen der mindestens einen Lichtquelle. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere Scheinwerfer, insbesondere mit einer Fähigkeit zur automatischen Leuchtweitenregelung.
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Es ist eine Beleuchtungsvorrichtung der betreffenden Art in Form eines Scheinwerfers bekannt, bei der der Träger über ein flexibles Wärmerohr mit einem fest außerhalb des Scheinwerfers angeordneten Kühlkörper verbunden ist. Der Träger mit der Lichtquelle ist in einer in Bezug auf eine Optik des Scheinwerfers fest angeordneten Fassung manuell drehbar gelagert, um die Lichtabstrahlung von auf dem Träger angeordneten LEDs in Bezug auf die Optik justieren zu können.
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Für eine automatische Leuchtweitenregelung wird bisher der gesamte Scheinwerfer samt Kühlkörper und Optik gedreht. Dies ist nachteilig, da dabei eine hohe Massenträgheit überwunden werden muss, welche eine schnelle und präzise Leuchtweitenregelung erschwert. Zudem ist ein solcher Aufbau aufwändig, z.B. durch eine Verwendung eines zur Bewegung der Masse starken Motors sowie einer großen Aufhängung.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zur Anpassung einer Beleuchtungsvorrichtung durch Bewegung der Lichtquelle bereitzustellen, insbesondere für eine Justage und/oder für eine Leuchtweitenregelung.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend mindestens eine Lichtquelle und mindestens einen Träger zum Tragen der mindestens einen Lichtquelle, welcher mindestens eine Träger mit einem Kühlkörper verbunden ist, wobei der mindestens eine Träger ein erstes Element (ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erstes "Stützelement" oder "Trägersegment" bezeichnet) und ein zweites Element (ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweites "Stützelement" oder "Trägersegment" bezeichnet) aufweist, die über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Lichtquelle an dem ersten Stützelement angeordnet ist, wobei das erste Stützelement gegen das zweite Stützelement motorisch verdrehbar ist und wobei das zweite Stützelement fest mit dem Kühlkörper verbunden ist. Ein solcher Träger mag auch als ein "Finger" bezeichnet werden.
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Diese Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass das in Bezug auf den Kühlkörper bewegbare erste Stützelement eine nur geringe Masse aufweist. Somit sinken eine Anfälligkeit des Trägers und die Anfälligkeit der daran angeordneten mindestens einen Lichtquelle für Schwingungen. Dadurch können sowohl der zur relativen Bewegung bzw. Verdrehung der beiden Stützelemente verwendete mindestens eine Aktor als auch ein allgemeiner Aufbau des Trägers wesentlich einfacher und leichter ausgelegt werden. Dies wiederum spart Masse und Kosten. Insbesondere ermöglicht die geringe Masse des beweglichen ersten Stützelements eine besonders schnelle und präzise Verdrehung, z.B. zur automatischen Leuchtweitenregelung. Das zweite Stützelement ist hingegen nicht gegen den Kühlkörper beweglich, also "fest" mit diesem verbunden. Aufgrund der relativen Bewegung der beiden Stützelemente kann darüber hinaus auf eine präzise Justage bei der Montage verzichtet werden. Vielmehr ist durch die Verdrehung eine Nachjustage möglich. Das Drehgelenk an dem Träger kann als einfache Schnittstelle für einen Tausch der mindestens einen Lichtquelle bei einem Service o.ä. dienen.
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Die Lichtquelle mag eine herkömmliche Lichtquelle für ein Fahrzeug sein, z.B. eine Halogenlampe (z.B. eine Neon- oder eine Xenon-Lampe).
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Allgemein kann eine Beleuchtungsvorrichtung mehrere Träger aufweisen. Diese können um parallele Drehachsen, insbesondere um eine gemeinsame Drehachse, verdrehbar oder verschwenkbar sein. Alternativ mögen mindestens zwei Träger um zueinander angewinkelte Drehachsen verdrehbar oder verschwenkbar sein. Mehrere Träger mögen mit einem jeweiligen Kühlkörper oder mit einem gemeinsamen Kühlkörper verbunden sein.
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Unter "verbunden sein" mag insbesondere eine unmittelbare Verbindung oder eine Verbindung über thermisch praktisch vernachlässigbar wirkende Zwischenelemente verstanden werden, z.B. über eine Schicht aus Wärmeleitkleber.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle aufweist oder umfasst. Der Träger ist besonders vorteilhaft, um die von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgegebene Wärme abzuleiten.
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Insbesondere umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
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Auch ist es eine Möglichkeit, Licht von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle mittels eines Lichtleiters zu führen, z.B. zu dem ersten Stützelement.
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Der mindestens eine Aktor mag beispielsweise als ein Elektromotor, ein Piezoaktor, ein magnetostriktiver Aktor usw. ausgebildet sein. Der Aktor mag ein stufenlos verstellbarer Aktor oder ein schrittweise verstellbarer Aktor, z.B. ein Schrittmotor, sein.
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Der Aktor mag insbesondere mit einer Steuereinrichtung verbunden sein, die dessen Ein- und Ausschalten bzw. Aktivieren und Deaktivieren steuert.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Drehgelenk zumindest teilweise aus zumindest einem Teilbereich zumindest eines der Stützelemente besteht, dieses also zumindest einen Teil des Drehgelenks darstellt. Beispielsweise mag mindestens ein Stützelement an einem Ende als Teil des Drehgelenks ausgebildet sein. Eine solche Weiterbildung ist besonders preiswert und kompakt umsetzbar.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Drehgelenk separat hergestellt worden ist und dann mit den Stützelementen verbunden worden ist. Diese Weiterbildung ermöglicht eine besonders vielgestaltige Ausbildung des Drehgelenks.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass der Aktor an dem Träger angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung mit vernachlässigbar geringen Abschattungen durch den Aktor.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Aktor auf das Drehgelenk wirkt. Dadurch ist ebenfalls eine besonders kompakte Ausgestaltung umsetzbar. Insbesondere mag der Aktor ein Drehmoment auf den mit dem ersten Stützelement verbundenen oder auf den dem ersten Stützelement entsprechenden Teil des Drehgelenks aufbringen. Der Aktor mag analog auf das erste Stützelement wirken.
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Der Aktor mag ein Drehmoment allgemein direkt oder über mindestens ein kraftübertragendes Zwischenelement (wie eine Welle oder einen Hebel) auf das Drehgelenk oder auf das erste Stützelement übertragen.
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Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass das Drehgelenk jeweils mindestens eine Aufnahme der beiden Stützelemente für einen zylinderförmigen Bolzen aufweist, in die ein Bolzen des Drehgelenks eingesetzt ist, so dass die Stützelemente um den Bolzen drehbar sind. Ein solches Drehgelenk ist besonders einfach und preiswert umsetzbar. Insbesondere mag eines der beiden Stützelemente zwei voneinander beabstandete (z.B. ringförmige) Aufnahmen aufweisen, zwischen denen sich eine (z.B. ringförmige) Aufnahme des anderen Stützelements befindet.
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Es ist zudem noch eine Ausgestaltung, dass die Stützelemente und der Bolzen aus einem gut wärmeleitfähigen Material bestehen. So kann von der mindestens einen Lichtquelle erzeugte Wärme effektiv über den Träger mit seinem Drehgelenk abgeführt werden. Unter einem gut wärmeleitfähigen Material mag insbesondere ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 15 W/(m·K) verstanden werden.
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Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass der Bolzen aus einem besser wärmeleitfähigen Material besteht als die Stützelemente, insbesondere aus Kupfer. So kann mit einem geringen Materialaufwand ein ggf. durch das Drehgelenk verursachter Wärmewiderstand des Trägers noch weiter verringert werden.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Drehgelenk wärmeleitfähiges Schmiermittel aufweist. Dadurch kann ein Wärmewiderstand des Drehgelenks noch weiter reduziert werden. Das wärmeleitfähige Schmiermittel mag beispielsweise Graphit, graphithaltiges Schmierfett oder Wärmeleitpaste sein.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die beiden Stützelemente entfernt von dem Drehgelenk an ein flexibles, thermisch gut leitfähiges Gewebe angebunden sind, das sich außen an dem Drehgelenk vorbei erstreckt. Unter einem thermisch gut leitfähigen Gewebe mag insbesondere ein Gewebe verstanden werden, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 15 W/(m·K) aufweist. Durch das Gewebe lässt sich ein Wärmepfad mit einem geringen Wärmewiderstand parallel zu dem Drehgelenk bereitstellen. Das Gewebe mag mit den beiden Stützelementen beispielsweise verschweißt, verpresst, verklebt usw. sein. Das Gewebe mag ein metallisches Gewebe sein, z.B. bestehend aus Stahl, Aluminium oder Kupfer.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das erste Stützelement an ein zumindest in einem Bereich des Drehgelenks flexibles Wärmerohr angebunden ist. So lässt sich die von der mindestens einen Lichtquelle erzeugte Wärme besonders effektiv abführen, und zwar weitgehend unabhängig von einem Wärmewiderstand des Drehgelenks. Das Wärmerohr mag über praktisch seine ganze Länge flexibel oder nur abschnittsweise flexibel sein. Das Wärmerohr mag durch das erste Stützelement, durch das Drehgelenk und/oder durch das zweite Stützelement verlaufen. Das Wärmerohr mag sich alternativ außen an dem ersten Stützelement, dem Drehgelenk und/oder dem zweiten Stützelement vorbei erstrecken.
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Das Wärmerohr mag sich beispielsweise durch das zweite Stützelement zu einem Kühlkörper erstrecken und an diesen Kühlkörper thermisch angekoppelt sein oder es mag mit seinem Kondensatorende thermisch an das zweite Stützelement angekoppelt sein, welches wiederum mit dem Kühlkörper verbunden ist.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass zumindest das erste Stützelement eine Kühlstruktur aufweist. So kann die von der mindestens einen Lichtquelle erzeugte Wärme zumindest teilweise bereits von dem ersten Stützelement an die Umgebung abgegeben werden. Die Kühlstruktur mag beispielsweise Kühlstifte, Kühlrippen, Kühllamellen usw. aufweisen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der Träger, insbesondere dessen erstes Stützelement, von einem Lüfter mit einem Luftstrom beströmbar ist. So lässt sich, insbesondere falls zumindest das erste Stützelement eine Kühlstruktur aufweist, eine besonders effektive Wärmeableitung von dem Träger an die Umgebung erreichen.
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Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Flüssigkeitskühlsystem mit einem Flüssigkeitskreislauf, einem Kühler oder Kühlkörper und einer Pumpe aufweist. Der Flüssigkeitskreislauf ist mit einer Kühlflüssigkeit (z.B. Wasser) gefüllt. Die Pumpe dient einer Umwälzung der Kühlflüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf. Der Flüssigkeitskreislauf ist thermisch an das erste Stützelement angebunden, insbesondere im Bereich der mindestens einen Lichtquelle. Der Flüssigkeitskreislauf ist ferner thermisch an den Kühlkörper angebunden. Auch durch diese Ausgestaltung wird eine sehr effektive Wärmeableitung von der mindestens einen Lichtquelle erreicht. Der Flüssigkeitskreislauf mag einen oder mehrere flexible Flüssigkeitskanäle aufweisen, z.B. mindestens einen Schlauch. Die Pumpe mag innerhalb oder außerhalb der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein. Der Kühlkörper kann die durch den Flüssigkeitskreislauf laufende Kühlflüssigkeit kühlen. Auch der Kühlkörper mag innerhalb oder außerhalb der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das zweite Stützelement selbst als ein Kühlkörper ausgebildet ist. Das zweite Stützelement kann dann in den Kühlkörper integriert sein (oder umgekehrt), so dass auf einen dedizierten Kühlkörper verzichtet werden kann. Das zweite Stützelement kann alternativ immer noch mit einem dedizierten Kühlkörper verbunden sein. Durch diese Ausgestaltung kann eine besonders effektive Anbindung des ersten Stützelements an eine Wärmesenke erreicht werden, ohne dass der Kühlkörper mitbewegt zu werden braucht. Sollte der Kühlkörper außerhalb des Scheinwerfers angebracht sein, so kann das zweite Stützelement vorteilhafterweise als einfache Dichtfläche benutzt werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Optik oder "Auskopplungsoptik" aufweist. Die Auskopplungsoptik mag ein oder mehrere optische Elemente aufweisen, z.B. mindestens einen Reflektor, mindestens eine Linse, mindestens einen Kollimator, mindestens eine Blende usw.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das zweite Stützelement starr oder ortsfest gegenüber der Auskopplungsoptik angeordnet ist. Bei einer Bewegung des ersten Stützelements wird also die Auskopplungsoptik nicht mitbewegt. Diese Weiterbildung ist besonders einfach ausgestaltbar.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Auskopplungsoptik, z.B. ein externer Reflektor, zusammen mit dem ersten Stützelement bewegbar ist, insbesondere in die gleiche Richtung, insbesondere um ein gleiches Winkelmaß. Dies ermöglicht eine besonders einfache Leuchtweitenregelung. Zur gemeinsamen Verdrehung mag die Auskopplungsoptik mechanisch mit dem Drehgelenk und/oder mit dem ersten Stützelement gekoppelt sein. Alternativ können das erste Stützelement und die Auskopplungsoptik unabhängig voneinander bewegbar sein, z.B. mittels jeweiliger Aktoren.
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Zumindest ein optisches Element der Auskopplungsoptik (z.B. ein Reflektor, eine Linse, ein Kollimator und/oder eine Blende) mag zusätzlich oder alternativ an dem ersten Stützelement angebracht sein bzw. einen Teil des ersten Stützelements darstellen. Dies ergibt den Vorteil, dass auf ein mechanisches Kopplungsmittel oder eine zusätzliche Aktorik zur Bewegung der Auskopplungsoptik verzichtet werden kann.
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Es ist zudem noch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung ist.
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Es ist ferner noch eine Ausgestaltung, dass die Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer ist. Dieser kann z.B. zur Bereitstellung eines Abblendlichts, eines Fernlichts, eines Nebellichts und/oder eines dynamischen Kurvenlichts usw. eingerichtet sein.
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Die Beleuchtungsvorrichtung ist für Fahrzeuge, insbesondere als Scheinwerfer, besonders vorteilhaft, wenn das erste Stützelement gegen das zweite Stützelement für eine automatische Leuchtweitenregelung motorisch verdrehbar ist. Dadurch kann die automatische Leuchtweitenregelung besonders schnell und mit geringem Aufwand durchgeführt werden. Die automatische Leuchtweitenregelung mag beispielsweise zur Umschaltung zwischen Abblendlicht und Fernlicht und/oder zum Anpassen des Abblendlichts und des Fernlichtes an eine unterschiedliche Beladung des Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug mit mindestens einer Beleuchtungsvorrichtung wie oben beschrieben. Das Fahrzeug kann analog zu der Beleuchtungsvorrichtung ausgebildet sein und weist die gleichen Vorteile auf.
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Der Aktor mag insbesondere mit einer Steuereinrichtung verbunden sein, die dessen Ein- und Ausschalten bzw. Aktivieren und Deaktivieren steuert. Die Steuereinrichtung mag einen Teil der Beleuchtungsvorrichtung darstellen und selbst mit einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs verbunden sein. Dadurch kann die Steuervorrichtung des Fahrzeugs z.B. Steuerinformation an die Steuereinrichtung der Beleuchtungsvorrichtung aufgeben, damit die Steuereinrichtung den Aktor für eine Justage und/oder zur Durchführung einer Änderung einer Leuchtweite ansteuert. Die Steuervorrichtung des Fahrzeugs mag die Steuerinformation beispielsweise aufgrund einer Einstellung der Leuchtweite durch den Fahrer und/oder aufgrund einer Reaktion eines Sensors des Fahrzeugs ausgeben. Alternativ mag der Aktor direkt durch die Steuervorrichtung des Fahrzeugs angesteuert werden, so dass auf die Steuereinrichtung der Beleuchtungsvorrichtung auch verzichtet werden kann.
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Das Fahrzeug mag beispielsweise ein land-, wasser- oder luftgestütztes Fahrzeug sein. Das Fahrzeug mag insbesondere ein Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad sein.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs;
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2 zeigt in einer Schrägansicht eine mögliche Ausgestaltung eines Trägers und daran angeordneter Komponenten;
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3 bis 7 zeigen als Schnittdarstellung in Seitenansicht verschiedene Ausführungsbeispiele des Trägers.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs F in Form eines Scheinwerfers 1. Der Scheinwerfer 1 weist eine Lichtquelle in Form eines LED-Chips 2 auf, welcher z.B. weißes Licht L abstrahlt. Der LED-Chip 2 mag sich im Bereich eines Brennpunkts eines hier verschwenkbaren Reflektors 3 befinden. Mittels des Reflektors 3 wird auf ihn fallendes Licht L auf eine Projektionslinse 4 umgelenkt. Ein Teil des von dem LED-Chip 2 abgestrahlten Lichts L mag auch direkt auf die Linse 4 fallen. Ein Teil des von dem LED-Chip 2 abgestrahlten Lichts L mag durch eine Blende 5 blockiert werden. Die Blende 5 mag fest mit dem Reflektor verbunden und folglich mit dem Reflektor 3 mitbewegbar sein. Die Linse 4 mag ortsfest und damit von einer Bewegung des Reflektors 3 entkoppelt sein oder mag mit dem Reflektor mitbewegt werden. Der Reflektor 3, die Linse 4 und die Blende 5 mögen Teile einer Auskopplungsoptik 3 bis 5 des Scheinwerfers 1 zum Auskoppeln des Lichts L in Form eines bestimmten Lichtabstrahlmusters darstellen, beispielsweise in einen Bereich vor dem Scheinwerfer 1, z.B. auf eine Fahrbahn.
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Der LED-Chip 2 ist, ggf. über ein Submount oder eine Platine (o. Abb.), an einer Stirnseite eines Trägers 6 angeordnet, genauer gesagt an einer Stirnseite 27 (siehe auch 5) eines ersten Elements ("Stützelement" 7) des Trägers 6. Das erste Stützelement 7 ist hier zylinderförmig ausgebildet, z.B. mit einem kreisförmigen, ovalen oder rechteckigen Querschnitt. Das erste Stützelement 7 mag ein Hohlkörper oder ein Vollkörper sein. Für eine gute Wärmeleitfähigkeit von z.B. 15 W/(m·K) oder mehr besteht das erste Stützelement 7 aus Metall. Aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit, seines geringen Gewichts und seines niedrigen Preises besteht das erste Stützelement 7 vorteilhafterweise aus Aluminium.
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Das erste Stützelement 7 endet mit seinem dem LED-Chip 2 abgewandten Endbereich in einem Drehgelenk 8 des Trägers 6, z.B. in einem oder zwei ringförmigen Teilbereichen. Das erste Stützelement 7 grenzt an ein zweites Element ("Stützelement" 9) des Trägers 6, das mit einem Endbereich ebenfalls einen Teil des Drehgelenks 8 bildet. Das zweite Stützelement 9 ist hier ebenfalls zylinderförmig ausgebildet, z.B. mit einem kreisförmigen, ovalen oder rechteckigen Querschnitt. Der Querschnitt und/oder eine Länge des zweiten Stützelements 9 mögen gleich oder unterschiedlich zu dem Querschnitt und/oder zu einer Länge des ersten Stützelements 7 sein. Das zweite Stützelement 9 mag ebenfalls ein Hohlkörper oder ein Vollkörper sein. Für eine gute Wärmeleitfähigkeit besteht auch das zweite Stützelement 9 aus Aluminium. Es mag aber auch aus einem anderen Metall bestehen als das erste Stützelement 7. Das zweite Stützelement 9 führt durch den Reflektor 3 hindurch zu einem außen an dem Reflektor 3 angebrachten Kühlkörper 11. Der Kühlkörper 11 mag durch einen Lüfter o.ä. (o. Abb.) mit einem Kühlluftstrom belüftbar sein.
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Das zweite Stützelement 9 mag an seinem Endbereich einen oder zwei ringförmige Teilbereiche aufweisen, die konzentrisch zu den ringförmigen Teilbereichen des ersten Stützelements 7 angeordnet sind. Durch die ringförmigen Teilbereiche der Stützelemente 7 und 9 mag ein Bolzen 10 (siehe ) geführt sein, dessen Längsachse auch eine Drehachse des Drehgelenks 8 darstellt, wie durch den Doppelpfeil angedeutet.
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Das erste Stützelement 7 des Trägers 6 und damit auch der LED-Chip 2 sind relativ zu dem Kühlkörper 11 beweglich. Das zweite Stützelement 9 ist hingegen ortsfest zu dem Kühlkörper 11. Durch die Drehung des ersten Stützelements 7 gegenüber dem zweiten Stützelement 9 lässt sich die Lage des LED-Chips 2 justieren und/oder eine automatische Leuchtweitenregelung umsetzen. Dazu weist der Träger 6 einen Aktor in Form eines elektrisch angetriebenen Motors 12 auf bzw. ist mit einem Motor 12 gekoppelt, der auf das Drehgelenk 8 und/oder auf das erste Stützelement 7 ein Drehmoment ausübt. Der Motor 12 mag z.B. ein Elektromotor oder ein Piezoaktor sein.
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Der Motor 12 ist über eine Datenübertragungsleitung 13 mit einer Steuereinrichtung 14 des Scheinwerfers 1 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 14 kann den Motor 12 über die Datenübertragungsleitung 13 zu dessen Bewegung ansteuern. Die Steuereinrichtung 14 ist über eine Datenübertragungsleitung 15 mit einer Steuervorrichtung 16 des Fahrzeugs F, z.B. mit einer Fahrzeugelektronik, gekoppelt. Die Steuervorrichtung 16 kann über die Datenübertragungsleitung 15 Steuerinformation an die Steuereinrichtung 14 übertragen, um das erste Stützelement 7 zu drehen. Alternativ mag der Motor 12 über eine drahtlose Datenübertragungsverbindung, z.B. auf Funk- oder IR-Basis, angesteuert werden.
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Der Motor 12 und der LED-Chip 2 können über eine gemeinsame oder über getrennte Stromversorgungsleitungen mit Strom versorgt werden (o. Abb.)
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2 zeigt in einer Schrägansicht eine mögliche Ausgestaltung des Trägers 6 und daran angeordneter Komponenten. Der Träger 6 weist eine Primäroptik 18 für den LED-Chip 2 auf, die hier als Reflektor ausgebildet ist (alternativ z.B. als Linse oder Lichtkollimator). Die Primäroptik 18 mag separat hergestellt und dann mit dem ersten Stützelement 7 verbunden worden sein oder mag einen integralen Teil des ersten Stützelements 7 darstellen. Die Primäroptik 18 mag zumindest einer Komponente der Auskopplungsoptik 3 bis 5 (z.B. dem Reflektor 3) entsprechen oder mag zusätzlich zu der Auskopplungsoptik 3 bis 5 vorhanden sein. Der Kühlkörper 11 mag separat hergestellt und dann mit dem zweiten Stützelement 9 verbunden worden sein oder mag einen integralen Teil des zweiten Stützelements 9 darstellen.
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Insbesondere falls der Kühlkörper 11 separat hergestellt worden ist, mag ein dem Kühlkörper 11 zugewandter Endbereich des zweiten Stützelements 9, insbesondere seine dortige Stirnfläche, als Dichtfläche dienen.
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3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine mögliche Ausgestaltung des Trägers 6, nämlich einen Träger 19. Der Träger 19 zeigt den zylinderförmigen Bolzen 10, der die ringförmigen Endbereiche der Stützelemente 7 und 9 zusammenhält, so dass diese sich um den Bolzen 10 als Drehachse drehen können. Der Bolzen 10 besteht hier aus einem Metall, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Aluminium aufweist, nämlich aus Kupfer. Dadurch kann ein Wärmefluss von dem LED-Chip 2 über das erste Stützelement 7, den Bolzen 10 und das zweite Stützelement 9 zu dem Kühlkörper 11 verbessert werden, da der Wärmewiderstand des Bolzens 10 verringert wird. Zudem kann das Drehgelenk 8 zur Verringerung des Wärmewiderstands an Spalten des Drehgelenks 8 wärmeleitfähiges Schmiermittel 20 aufweisen. So lassen sich insbesondere radiale Spalte zwischen den ringförmigen Endbereichen der Stützelemente 7 und 9 und dem Bolzen 10 sowie Spalte in Längsrichtung zwischen den ringförmigen Endbereichen der Stützelemente 7 und 9 ausfüllen.
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4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine weitere Ausgestaltung des Trägers 6, nämlich einen Träger 21. Der Träger 21 weist ein flexibles, thermisch leitfähiges Gewebe 22, z.B. aus Aluminium, auf. Das Gewebe 22 ist einerseits an dem ersten Stützelement 7 und andererseits an dem zweiten Stützelement 9 entfernt von dem Drehgelenk 8 befestigt, und zwar jeweils so, dass sich ein geringer Wärmewiderstand ergibt. Das Gewebe 22 ist so angeordnet, dass es eine Drehbewegung des Trägers 21 nicht behindert. Das Gewebe 22 erstreckt sich außen an dem Drehgelenk 8 vorbei und bewirkt dadurch einen Wärmefluss an dem Drehgelenk 8 vorbei. Insbesondere mag durch das Gewebe 22 ein größerer Anteil der Wärme fließen, so dass das Drehgelenk 8 weniger aufwändig ausgestaltet zu sein braucht. Das Gewebe 22 mag beispielsweise durch Niete 23, Schrauben, Verpressungen oder Verlötungen an den Stützelementen 7 und 9 befestigt sein.
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5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht noch eine weitere Ausgestaltung des Trägers 6, nämlich einen Träger 24. Der Träger 24 weist nun ein zumindest im Bereich des Drehgelenks 8 biegsames oder flexibles Wärmerohr 25 auf. Das Wärmerohr 25 wird hier rein beispielhaft innerhalb des Trägers 24 geführt.
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Ein vorderes Ende ("Verdampferende" 26) des Wärmerohrs 25 kontaktiert eine Rückseite der Stirnseite 27 des ersten Stützelements 7, an deren Vorderseite sich der LED-Chip 2 befindet. So wird ein besonders geringer Wärmewiderstand zwischen dem LED-Chip 2 und dem Verdampferende 26 des Wärmerohrs 25 erreicht. Das andere Ende des Wärmerohrs 25 (das sog. "Kondensatorende") kontaktiert den Kühlkörper 11.
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6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht noch eine weitere Ausgestaltung des Trägers 6, nämlich einen Träger 28. Bei diesem Träger 28 weist das erste Stützelement 7 eine Kühlstruktur in Form von Kühlstiften oder Kühlrippen 29 auf. Die Kühlrippen 29 bewegen sich bei einer Drehung des ersten Stützelements 7 also mit. Der Scheinwerfer 1 mag zusätzlich einen Lüfter 30 aufweisen, welcher Kühlluft K auf das erste Stützelement 7, einschließlich der Kühlrippen 29, bläst. So kann eine effektive Kühlung des ersten Stützelements 7 und folglich auch des LED-Chips 2 erreicht werden. Der Lüfter 30 mag beispielsweise an einem Gehäuse des Scheinwerfers 1 angebracht sein.
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7 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht noch eine weitere Ausgestaltung des Trägers 6, nämlich einen Träger 31. Der Scheinwerfer 1 weist nun ein Flüssigkeitskühlsystem zur Kühlung des LED-Chips 2 mit einem Flüssigkeitskreislauf 32, einem Kühlkörper 11 und einer Pumpe 33 auf. Der Flüssigkeitskreislauf 32 ist an einem Kontaktabschnitt 34 an das erste Stützelement 7 im Bereich des LED-Chips 2 thermisch angebunden. Die Pumpe 33 wälzt in dem Flüssigkeitskreislauf 32 befindliches Kühlmedium um, so dass an dem Kontaktabschnitt 34 von der Abwärme des LED-Chips 2 aufgewärmtes Kühlmedium zu seiner Abkühlung zu dem Kühlkörper 11 und dann wieder zu dem ersten Stützelement 7 im Bereich des LED-Chips 2 gefördert wird. Das Kühlmedium kann außer Flüssigkeit auch Gas sein, z.B. Luft.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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So können die Merkmale der gezeigten Ausführungsbeispiele auch kombiniert werden. Beispielsweise ist ein Träger umfasst, der sowohl einen Bolzen aus Kupfer als auch eine Kühlstruktur an dem ersten Stützelement aufweist.
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Anstelle eines LED-Chips mögen auch mehrere LED-Chips an dem ersten Stützelement vorhanden sein. Auch mag mindestens ein LED-Chip an dem zweiten Stützelement vorhanden sein. Die Lichtquelle mag anstelle eines weißes Licht abstrahlenden LED-Chips auch eine IR-Licht oder UV-Licht abstrahlende Lichtquelle sein. Sie mag z.B. auch mindestens eine gehauste LED sein. Eine oder mehrere Lichtquellen mögen am ersten und/oder am zweiten Stützelement dergestalt angebracht sein, dass sie in unterschiedliche Raumrichtungen abstrahlen. Anstelle der mindestens einen LED mag beispielsweise auch mindestens eine Laserdiode oder mindestens eine Halogenlichtquelle verwendet werden.
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Anstelle eines bolzenhaltigen Drehgelenks mag auch jedes andere geeignete Drehgelenk verwendet werden, z.B. auch ein um mehrere Achsen drehbares Drehgelenk, z.B. ein Kugelgelenk. Allgemein mag der Träger auch mehr als zwei Stützelemente aufweisen, wobei zwei benachbarte Stützelemente durch ein Drehgelenk miteinander verbunden sein. Bei mehr als zwei Stützelementen können benachbarte Stützelemente durch jeweilige Aktoren gegeneinander verdreht werden.
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Auch können allgemein benachbarte Stützelemente mittels mehr als eines Aktors gegeneinander verdreht oder verschwenkt werden, z.B. um mehrere Drehachsen. Allgemein mag mehr als ein Aktor auf ein Drehgelenk wirken.
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Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheinwerfer
- 2
- LED-Chip
- 3
- Reflektor
- 4
- Projektionslinse
- 5
- Blende
- 6
- Träger
- 7
- Erstes Stützelement
- 8
- Drehgelenk
- 9
- Zweites Stützelement
- 10
- Bolzen
- 11
- Kühlkörper
- 12
- Motor
- 13
- Datenübertragungsleitung
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Datenübertragungsleitung
- 16
- Steuervorrichtung
- 18
- Primäroptik
- 19
- Träger
- 20
- Schmiermittel
- 21
- Träger
- 22
- Gewebe
- 23
- Niet
- 24
- Träger
- 25
- Wärmerohr
- 26
- Verdampferende
- 27
- Stirnseite des ersten Stützelements
- 28
- Träger
- 29
- Kühlrippe
- 30
- Lüfter
- 31
- Träger
- 32
- Flüssigkeitskreislauf
- 33
- Pumpe
- F
- Fahrzeug
- K
- Kühlluft
- L
- Licht
