-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Kühler einer Lichtquelle, insbesondere einer planaren Lichtquelle einer Kraftfahrzeugleuchte, der in der Halterung der Lichtquelle montiert und in einem Wärme leitenden Kühler-Monoblock angeordnet ist, der mit Kühlelementen zum Ableiten von Wärme ausgestattet ist.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Leuchten von Kraftfahrzeugen, die gegenwärtig hergestellt werden, verwenden leistungsstarke Licht-emittierende Dioden (LEDs), die sich jedoch während des Betriebs stark erwärmen und große Mengen Wärme emittieren. Die hohe Temperatur der LEDs hat einen negativen Einfluss auf die Eigenschaften der Halbleiter, die die Hauptkomponenten der LEDs bilden. Eine höhere Betriebstemperatur vermindert sowohl die aktuelle Leuchtintensität der LEDs als auch ihre Lebensdauer. Daher ist eine intensive Kühlung der LEDs für eine ordnungsgemäße Funktion von Lichtquellen des oben genannten Typs von wesentlicher Bedeutung. Was ebenfalls zur Verfügung zu stellen ist, ist ein zuverlässige Montage im Kühler-Monoblock der sowie eine Schutzklasse für die elektrischen Komponenten. Um die Temperatur der LEDS zu verringern, werden Kühler verwendet, die am Gestell der Lampe befestigt sind, oder der gesamte Lampenkörper wird als Kühler verwendet. Ein häufig verwendetes Material für LED-Lichtquellenkühler ist Aluminium, da es eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, die eine schnelle Ableitung von Wärme vom aufgeheizten Teil zu anderen, kühleren Teilen gewährleistet.
-
Auf dem Stand der Technik sind ebenso einige Designs bekannt, bei denen der Kühler einer Lichtquelle aus einem thermisch leitfähigen Kunststoffmaterial hergestellt ist. Die thermische Leitfähigkeit eines Kunststoffmaterials ist wesentlich geringer als die eines Aluminium-Kühlers, und die Erfordernis, übermäßige Wärme abzuleiten, ist im Fall eines Kunststoffmaterials noch dringlicher. Übermäßige Wärme wird von der Lichtquelle ebenso durch Transfer in die Umgebungsluft abgeleitet. Durch die hohen Leistungsanforderungen des Kühlmediums muss das Kühlsystem mit einer leistungsstarken KühlmediumQuelle ausgestattet sein, z.B. einem Ventilator. Andererseits ermöglichen es kunststoffbasierte Materialien, komplexe Komponenten durch Formpressen herzustellen, die gute Abmessungstoleranzen und eine sehr gute Oberflächenbehandlungsfähigkeit aufweisen. Ein weiterer Vorteil ist ihre Designflexibilität, die eine Endbehandlung der Oberfläche und viele Montageschritte überflüssig macht.
-
Die Patentschrift
EP 2187121 B1 offenbart einen Kühler von Lichtquellen optischer Module von Beleuchtungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, die nebeneinander angeordnet sind, die optische Module umfassen, die nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes einen Plattenhalter mit einer planaren Lichtquelle umfasst. Die Plattenhalter der optischen Module, die nebeneinander angeordnet sind, sind für eine bessere Temperaturverteilung mit thermisch leitfähigen Brücken miteinander verbunden, und die thermisch leitfähigen Brücken sind mit Kühlrippen zur Wärmeableitung ausgestattet. Die Plattenhalter der planaren Lichtquellen und die Kühlrippen bilden Kühler-Monoblocks. Die Kühlrippen werden durch die Umgebungsluft gekühlt. Ein Nachteil ist ein komplexes Design des Kühlers und eine unzulängliche Ableitung von Wärme von der Lichtquelle. Ein Nachteil dieses Designs ist ebenso die Tatsache, dass ein Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit verwendet wird, was mit hohen finanziellen Anforderungen verbunden ist. Ebenso sind die Möglichkeiten zur Metallbearbeitung eingeschränkt. Die eingeschränkten Möglichkeiten der Technologie zur maschinellen Bearbeitung hoch leitfähiger Materialien haben einen wesentlichen Einfluss auf die endgültige Form und die strukturelle Anordnung des Kühlers. Es ist oftmals erforderlich, die anderen Komponenten der Leuchtvorrichtung an die Form und die Abmessungen des Kühlers anzupassen.
-
Die Schrift
FR 2996905 A1 offenbart eine Leuchtvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit flachen LED-Lichtquellen, die zur Wärmeverteilung auf einer thermisch leitfähigen Platte montiert sind, die aus einem Kunststoffmaterial mit einer höheren thermischen Leitfähigkeit als 1 W m-1 °K-1 hergestellt wurde. Um das Kühlen der thermisch leitfähigen Platte zu verbessern, ist die Platte mit einer Reihe Kühlrippen ausgestattet, die nebeneinander auf der Seite angeordnet sind, die von der Lichtquelle weg zeigt. Jedoch ist die Effizienz der Wärmeableitung sehr gering, da die Lichtquellen lediglich dadurch gekühlt werden, dass Luft über die Lichtquellen geblasen wird, und die andere Seite der thermisch leitfähigen Platte ist Strömungsluft nicht ausgesetzt.
-
In der
DE 10 2005 038 186 A1 wird ein Scheinwerfermodul für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem in einem Scheinwerfergehäuse angeordneten Träger zur Aufnahme eines oder mehrerer Leuchtkörper beschrieben, die über mindestens eine Kühlung mit Kühlluft versorgt werden.
-
In der
DE 10 2007 043 961 A1 wird eine Beleutungseinrichtung umfassend mindestens eine Halbleiterlichtquelle beschrieben, die zur Wärmeableitung mit einem Kühlkörper in Verbindung steht.
-
Das Ziel der Erfindung ist ein Kühler einer planaren Lichtquelle, der eine höhere Effizienz beim Wärmetransfer von der Lichtquelle zu dem Kühlmedium aufweist, und der insgesamt mehr Wärme von der Lichtquelle ableitet. Das Ziel der Erfindung ist ferner eine Anordnung des Kühlers der planaren Lichtquelle, die einen einfachen Ersatz der Lichtquelle ermöglicht, einen leichten Anschluss des Leuchtenreflektors und der Kühlmediumquelle, und die einen Kühler-Monoblock mit einem ganzheitlichen und kompakten Design aufweist. Ebenso ist das Ziel der Erfindung, die Konzentration des strömenden Kühlmediums um die Lichtquelle herum zu verbessern. Schließlich ist das letzte Ziel der Erfindung, ein einfaches Design des Kühlers der planaren Quelle und eine Formflexibilität der Teile des Kühlers während der Produktion zu erreichen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die Nachteile des Standes der Technik werden im Wesentlichen beseitigt, und das Ziel der Erfindung wird durch einen Kühler einer Lichtquelle erfüllt, insbesondere einer planaren Lichtquelle einer Kraftfahrzeugleuchte, der gemäß der Erfindung in der Halterung der Lichtquelle montiert, in einem thermisch leitfähigen Monoblock angeordnet und mit Kühlelementen zur Wärmeableitung ausgestattet ist, wobei das Prinzip ist, dass der Kühler-Monoblock mit Kanälen ausgestattet ist, zur Zuführung des Kühlmediums von der Kühlmediumquelle zu der ersten zu kühlenden Seite der Halterung mit einer flachen Form auf der anderen gegenüberliegenden Seite zu der Seite, auf der die Lichtquelle montiert ist, während der Hauptkanal mit der Fließrichtung des Kühlmediums parallel zu der Längsachse des Kühler-Monoblocks liegt, und mindestens ein sekundärer Kanal führt zu dem Hauptkanal unter der ersten Seite der Halterung der Lichtquelle.
-
Zwei sekundäre Kanäle können bevorzugt unter der ersten Seite der Halterung der Lichtquelle entlangführen, die gegeneinander oder nebeneinander angeordnet sind. Die sekundären Kanäle können bevorzugt in den Hauptkanal führen, mit dem Winkel β, δ = 30°- 90° in Bezug auf die Fließrichtung des Kühlmediums durch den Hauptkanal. Die inneren Kühlrippen des Kühler-Monoblocks können bevorzugt in den sekundären Kanal zwischen der Quelle des Kühlmediums und dem Ausgang des sekundären Kanals reichen. Die sekundären Kanäle können bevorzugt aus abnehmbaren Abdeckungen bestehen, die mit internen Führungs- und Kühlrippen oder externen Kühlrippen ausgestattet sind. Die Kühlmediumquelle kann bevorzugt auf dem Kühler-Monoblock montiert sein, ausgestattet mit einer Verteilerabtrennung, um das Kühlmedium separat dem Hauptkanal zuzuführen und separat dem sekundären Kanal. Der Lichtquellenhalter kann bevorzugt in der Strömungsrichtung des Kühlmediums im Winkel φ = 0° - 60° in Bezug auf die horizontale Ebene geneigt sein.
-
Der Lichtquellenkühler gemäß der Erfindung weist einen höheren Wärmetransfer von der Lichtquelle zum Kühlmedium auf und eine wesentliche Verbesserung der Kühlung der Lichtquelle. Das Kühlmedium fließt durch die sekundären Kanäle, wo die internen Rippen des Kühler-Monoblocks und die internen Rippen der äußeren Abdeckung angeordnet sind. Die internen Rippen des Kühler-Monoblocks leiten die Wärme vom strömenden Kühlmedium zu dem Kühler-Monoblock ab, von dem Wärme weiter durch Wärmetransfer durch die externen Rippen des Kühler-Monoblocks zur internen Umgebung der Leuchte abgeleitet wird. Die internen Rippen, die auf der externen Abdeckung der sekundären Kanäle angeordnet sind, leiten Wärme in die externe Abdeckung und die externen Rippen ab, von wo die Wärme zur internen Umgebung der Leuchte transferiert wird. Dank der Anordnung des Hauptkanals und der sekundären Kanäle gemäß der Erfindung wird eine größere Menge Kühlmedium dem gekühlten Halter der Lichtquelle zugeführt, an der gegenüberliegenden Seite der Halterung in Bezug auf die Lichtquelle tritt eine intensive Verwirbelung des Kühlmediums auf, was zu einer besseren Ableitung von Wärme von der Lichtquelle führt.
-
Die Anordnung des Kühler-Monoblocks gemäß der Erfindung ermöglicht es, die Lichtquelle leicht auszutauschen. Die Quelle des Kühlmediums gemäß der Erfindung bildet einen wesentlichen Teil des Lichtquellenkühlers.
-
Figurenliste
-
Der Lichtquellenkühler nach der vorliegenden Erfindung wird durch die Verwendung der Zeichnungen verdeutlicht, wobei
- Fig, 1 den Lichtquellenkühler in einer perspektivischen Ansicht zeigt,
- 2 die Abdeckungen der sekundären Kanäle in einer perspektivischen Ansicht zeigt,
- 3 ein Diagramm der seitlichen sekundären Kanäle zeigt,
- 4 ein Diagramm der unteren sekundären Kanäle zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
1 zeigt einen Lichtquellenkühler in einer perspektivischen Ansicht mit einem Kühler-Monoblock aus Kunststoff 11, hergestellt aus einem thermisch leitfähigen Material mit geringer thermischer Leitfähigkeit, bis zu 50 W m-1°K-1. Der Kühler-Monoblock 11 ist mit externen Rippen 13 zum Wärmetransfer in die Umgebung ausgestattet, die der abgeschlossene interne Raum der Kraftfahrzeugleuchte ist. Auf dem hinteren erhöhten Teil des Kühler-Monoblocks 11 ist die Kühlmediumquelle 21 montiert, die bevorzugt ein Ventilator ist. Die Quelle 21 bläst Kühlmedium in den Kühler-Monoblock 11, wo der Kühlmediumstrom durch eine hier nicht gezeigte Abtrennung geteilt wird, in zwei Richtungen, nämlich den Eingangsteil 15 des Hauptkanals 14, der nach vorne in der Richtung des Lichtaustritts aus der Leuchte ausgerichtet ist, und in die sekundären Kanäle 17, 18 durch die internen Kühlrippen 12, die ein Teil des Kühler-Monoblocks 11 sind. Die internen Kühlrippen 12 des Kühler-Monoblocks 11 reichen in die sekundären Kanäle 17, 18 zwischen der Quelle 21 des Kühlmediums und dem Ausgang der sekundären Kanäle 17, 18 in den Hauptkanal 14. Der Hauptkanal 14 ist mit der Richtung des Kühlmediumstroms parallel zur Längsachse des Kühler-Monoblock angeordnet. Über dem Hauptkanal 14, in der horizontalen Wand des Kühler-Monoblocks, wird von der Oberseite eine Vertiefung 20 erzeugt, wobei eine Halterung 2 in einer flachen, plattenähnlichen Form montiert ist. Die Halterung 2 der Lichtquelle 1 kann in der Strömungsrichtung des Kühlmediums in einem Winkel von φ = 0° - 60° in Bezug auf die horizontale Ebene geneigt werden. An der Stelle der Vertiefung 20 der horizontalen Wand ist der Kühler-Monoblock 11 unterbrochen und die untere, erste Seite 3 der Plattenhalterung 2 umschließt so den Hauptkanal 14 von oben und steht in Kontakt mit dem Kühlmedium, das durch den Hauptkanal 14 strömt. Auf der anderen, oberen Seite 4 der Halterung 2 ist die LED-Lichtquelle 1 montiert. Die sekundären Kanäle 17, 18 werden aus dem Kühler-Monoblock 11 geführt, lateral in Bezug auf die Austrittsrichtung des Lichts aus der Leuchte, und mit einer Unterbrechung sind sie auf den Hauptkanal 14 gerichtet und mit ihm unter der unteren, ersten Seite 3 der Plattenhalterung 2 verbunden, auf deren oberer, anderer Seite 4 die LED-Lichtquelle 1 montiert ist. Die zwei sekundären Kanäle 17, 18 führen in den Bereich unter der ersten Seite 3 des Halters 2 der Lichtquelle 1, seitlich gegeneinander, aber sie können auch von der Unterseite führen, nebeneinander angeordnet. Die sekundären Kanäle 17, 18 bestehen teilweise aus abnehmbaren Abdeckungen 22, die mit internen Führungs- und Kühlrippen 23, 24 ausgestattet sind; die abnehmbaren Abdeckungen 22 können mit externen Kühlrippen ausgestattet sein. Die Kühlmediumquelle 21 ist auf dem Kühler-Monoblock 11 montiert, der mit einer Verteilungsabtrennung ausgestattet ist, um das Kühlmedium separat zu dem Hauptkanal 14 zuzuführen und separat zu jedem sekundären Kanal 17, 18. 2 zeigt die Abdeckungen 22 der sekundären Kanäle 17, 18 in einer perspektivischen Ansicht, auf dem Kühler-Monoblock 11 angeordnet. Die Abdeckungen 22 sind mit internen Führungs- und Kühlrippen 23, 24 ausgestattet, die das strömende Kühlmedium einerseits leiten und andererseits Wärme von dem strömenden Kühlmedium ableiten und es kühlen. Das Kühlmedium fließt durch die sekundären Kanäle 17, 18 in den angegebenen Richtungen S17, S18, die senkrecht von Seiten in den Hauptkanal an der Stelle unter der Plattenhalterung der LED-Lichtquelle führen, was hier nicht angezeigt wird. Nach dem Vermischen der Ströme des Kühlmediums im Hauptkanal 14 fließt das Kühlmedium durch den Ausgangsteil 16 des Hauptkanals 14.
-
3 stellt ein Diagramm der lateralen sekundären Kanäle 17, 18 dar, die in Unterbrechungen entlang den Seiten des Hauptkanals 14 angeordnet sind. Die lateralen Kanäle 17, 18 führen zunächst von den Seitenwänden der Kühlmediumquelle 21, sind mit dem Winkel α = 0° - 90° unterbrochen und führen in den Hauptkanal 14 von den lateralen Seiten zwischen dem Eingangsteil 15 und dem Ausgangsteil 16 in dem Winkel β = 30° - 90° in Bezug auf die Richtung „S14“ des Flusses des Kühlmediums durch den Hauptkanal 14.
-
4 stellt ein Diagramm eines unteren sekundären Kanals 19 dar, der unter dem Hauptkanal 14 angeordnet ist. Die Quelle 21 des Kühlmediums führt Kühlmedium teilweise dem Hauptkanal 14 und teilweise dem sekundären Kanal 19 zu. Das Kühlmedium fließt durch den sekundären Kanal 19 und dessen Ausgang in den horizontal angeordneten Hauptkanal 14. Der sekundäre Kanal 19 ist mit dem Hauptkanal z.B. mit dem Winkel d- = 90° in Bezug auf die Richtung „S14“ des Kühlmediumstroms durch den Hauptkanal 14 verbunden.
-
Der Winkel d- kann im Bereich von d- = 30° - 90° liegen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lichtquelle
- 2
- Halterung
- 3
- Erste Seite
- 4
- Zweite (gegenüberliegende) Seite
- 11
- Kühler-Monoblock
- 12
- Interne Kühlrippe
- 13
- Externe Kühlrippe
- 14
- Hauptkanal
- 15
- Eingangsteil
- 16
- Ausgangsteil
- 17
- Sekundärer Kanal
- 18
- Sekundärer Kanal
- 19
- Sekundärer Kanal
- 20
- Vertiefung
- 21
- Kühlmediumquelle
- 22
- Abdeckung
- 23
- Führungs- und Kühlrippe
- 24
- Führungs- und Kühlrippe
- S14
- Fließrichtung durch den Hauptkanal 14
- S16
- Fließrichtung durch den Ausgangsteil
- S17
- Fließrichtung durch den sekundären Kanal 17
- S18
- Fließrichtung durch den sekundären Kanal 17
- S19
- Fließrichtung durch den sekundären Kanal 17
- V
- Richtung des Lichtaustritts aus der Leuchte
- α
- Bruchwinkel des sekundären Kanals
- δ
- Ausgangswinkel des sekundären Kanals
- γ
- Neigungswinkel des sekundären Kanals
- δ
- Ausgangswinkel des sekundären Kanals
- φ
- Neigungswinkel des Halters
