DE102016124763A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit mindestens einem Lichtmodul (1), das eine halbleiterbasierende Lichtquelle (4) und eine die halbleiterbasierende Lichtquelle (4) aufnehmende Trägerplatte (5) aufweist, welche sich entlang einer Grundfläche des Lichtmoduls (1) erstreckt, und mit einem Lüfter (2) zur Erzeugung eins Luftstroms (L), der mittels eines Luftführungsmittels entlang der Grundfläche des Lichtmoduls (1) führbar ist, wobei als Lichtführungsmittel ein Injektor (2) vorgesehen ist, der derart ausgebildet ist, dass ein durch ein Gehäuse (10) des Lüfters (2) strömender Hauptluftstrom (L) und ein nicht durch das Gehäuse (10) des Lüfters (2) strömender Nebenluftstrom (L) zu der Grundfläche des Lichtmoduls (1) führbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit mindestens einem Lichtmodul, das eine halbleiterbasierende Lichtquelle und eine die halbleiterbasierende Lichtquelle aufnehmende Trägerplatte aufweist, welche sich entlang einer Grundfläche des Lichtmoduls erstreckt, und mit einem Lüfter zur Erzeugung eines Luftstroms, der mittels eines Luftführungsmittels entlang der Grundfläche des Lichtmoduls führbar ist.
• Aus der DE 10 2014 106 342 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die ein Lichtmodul mit einer halbleiterbasierenden Lichtquelle sowie eine dieselbe aufnehmende Trägerplatte umfasst. An der Trägerplatte schließt sich ein Kühlkörper an, in dem Luftführungskanäle integriert sind. In einem Abstand zu dem Lichtmodul ist ein Lüfter angeordnet zur Erzeugung eines Luftstroms. Zwischen dem Lüfter und dem Lichtmodul sind Luftführungsmittel angeordnet, so dass der vom Lüfter erzeugte Luftstrom in Richtung der Luftführungskanäle geleitet werden kann. Durch die Luftführungskanäle wird eine effektive Entwärmung der halbleiterbasierenden Lichtquelle bewirkt. Der an die Trägerplatte bzw. an eine so gebildete Grundfläche des Lichtmoduls entlanggeführte Luftstrom wird hierbei durch die Dimension des Lüfters vorgegeben.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass die Effektivität bei der Entwärmung eines Lichtmodules mit geringem Aufwand weiter erhöht wird.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtführungsmittel ein Injektor vorgesehen ist, der derart ausgebildet ist, dass ein durch ein Gehäuse des Lüfters strömender Hauptluftstrom und ein nicht durch das Gehäuse des Lüfters strömender Nebenluftstrom zu der Grundfläche des Lichtmoduls hin führbar sind.
• Erfindungsgemäß ist zwischen einem Lüfter und einem Lichtmodul ein Injektor angeordnet, der nicht nur einen durch das Gehäuse des Lüfters strömenden Hauptluftstrom, sondern auch einen nicht durch das Gehäuse des Lüfters strömenden Nebenluftstrom zu dem Lichtmodul leitet. Vorteilhaft kann hierdurch ein dem Lichtmodul bzw. einer Grundfläche desselben zuführbarer Luftstrom (Gesamtluftstrom) hinsichtlich seiner Durchflussrate erhöht werden. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Saugleistung des Lüfters zusätzlich zur Ansaugung eines Nebenluftstromes zu nutzen, der vorzugsweise neben dem Lüfter in den Injektor einströmt. Vorteilhaft kann hierdurch der Luftstromdurchsatz erhöht und damit die Entwärmung des Lichtmoduls verbessert werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Injektor in Richtung des Lichtmoduls verjüngend ausgebildet, wobei ein Öffnungsquerschnitt eines Einlasses des Injektors auf einer dem Lichtmodul abgewandten Seite größer ist als ein Auslass-Öffnungsquerschnitt des Lüfters. Durch die verjüngende bzw. trichterförmige Ausbildung des Injektors kann die Luftströmung beschleunigt und damit die Entwärmung des Lichtmoduls verbessert werden.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung schließt sich der Injektor lichtmodulseitig an der Trägerplatte und/oder an einen an der Trägerplatte anliegenden Kühlkörper an. Es wird somit ein geschlossener Lichtführungskanal zwischen dem Lichtmodul und dem Lüfter mit Ausnahme eines Nebeneinlasses gebildet, der unmittelbar an der zu entwärmenden Stelle endet.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verjüngt sich der Injektor in Richtung des Lichtmoduls kontinuierlich. Es wird somit eine kontinuierliche Steigerung der Luftstromgeschwindigkeit bewirkt, die vorzugsweise im Bereich des Lichtmoduls am höchsten ist.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Injektor zum einen einen Haupteinlass und zum anderen einen im Vergleich zu demselben kleineren Nebeneinlass auf der dem Lichtmodul abgewandten Seite auf. Der Haupteinlass weist einen Öffnungsquerschnitt auf, der dem Auslass-Öffnungsquerschnitt des Lüfters entspricht. Vorteilhaft kann mittels eines durch den Lüfter erzeugten Unterdrucks zusätzliche Luft durch den Nebeneinlass angesaugt und dann dem Lichtmodul zugeleitet werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Nebeneinlass des Injektors derart benachbart zu dem Haupteinlass angeordnet, dass ein Nebenluftstrom in einem spitzen Winkel zu dem Hauptluftstrom in den Injektor einströmt. Haupt- und Nebenluftstrom treten somit im Wesentlichen unter einem gleichen Winkel bzw. kleinen Winkelbereich in den Injektor ein. Der Volumenstrom kann somit frei von Verwirbelungen kontinuierlich erhöht werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Nebeneinlass in einem rechten und/oder stumpfen Winkel zu dem Haupteinlass orientiert angeordnet, so dass Luft aus einer ganz anderen Richtung als von dem Lüfter in den Injektor angesaugt werden kann. Beispielsweise kann es sich um den bei dem Nebenluftstrom um Luft aus dem Bereich eines benachbarten Lichtmoduls handeln, die ggf. bereits erwärmt ist. Dadurch, dass die mittels des benachbarten Lichtmoduls erwärmte Luft nicht durch den Lüfter als Hauptluftstrom, sondern an dem Lüfter vorbei als Nebenluftstrom in den Injektor bzw. dem einen Lichtmodul zugeführt wird, verlängert sich die Lebensdauer des Lüfters.
• Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine schematische Rückansicht eines Lichtmoduls mit einem Lüfter und einem Injektor gemäß einer ersten Ausführungsform und
• 2 eine schematische Rückansicht von zwei benachbarten Lichtmodulen und einem ersten Lichtmodul zugeordneten Injektor gemäß einer zweiten Ausführungsform.
• Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge ist beispielsweise in einem Gehäuse, das durch eine Abdeckscheibe verschlossen ist, angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung kann als ein Scheinwerfer oder als eine Heckleuchte in einem Fahrzeug ausgebildet sein.
• Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 ein Lichtmodul 1, einen Lüfter 2 sowie einen zwischen dem Lichtmodul 1 und dem Lüfter 2 angeordneten Injektor 3.
• Das Lichtmodul 1 weist eine Anzahl von halbleiterbasierten Lichtquellen 4, beispielsweise LED-Lichtquellen, sowie eine Trägerplatte 5 auf, die die Anzahl von Lichtquellen 4 aufnimmt. Die Trägerplatte 5 ist beispielsweise als eine Leiterplatte ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient das Lichtmodul 1 zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, beispielsweise zur Erzeugung einer Abblend- und/oder Fernlichtverteilung eines Scheinwerfers. Die halbleiterbasierende Lichtquelle 4 ist hierbei als ein LED-Chip ausgebildet. Optional kann sich auf einer der Lichtquelle 4 abgewandten Seite der Trägerplatte 5 ein Kühlkörper anschließen (in 1 nicht dargestellt). Die Trägerplatte 5 bzw. gegebenenfalls zusätzlich der Kühlkörper bilden eine Grundfläche des Lichtmoduls 1, die im Wesentlichen eben und senkrecht zur Abstrahlrichtung der Lichtquelle 4 verläuft.
• Der Injektor 3 dient als Luftführungsmittel zur Führung eines Luftstroms bzw. Gesamtluftstroms L_G von einem an einer dem Lichtmodul 1 abgewandten Seite des Injektors 3 angeordneten Einlass 6 in Richtung eines an einem dem Lichtmodul 1 zugewandten Ende angeordneten Auslass 7 des Injektors 3. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel schließt sich der Auslass 7 des Injektors 3 unmittelbar an einen Rand der Trägerplatte 5 an. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Auslass 7 auch an den Kühlkörper des Lichtmoduls 1 anschließen.
• Der Injektor 3 weist eine Wandung 8 auf, die in Richtung des Lichtmoduls 1 verjüngend und/oder trichterförmig ausgebildet ist. Ein Öffnungsquerschnitt des Einlasses 6 des Injektors 3 ist größer ausgebildet als ein Öffnungsquerschnitt des Auslasses 7 des Injektors 3. Infolge der Querschnittsverringerung in Richtung des Lichtmoduls 1 erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gesamtluftstromes L_G bei Durchlaufen des Injektors 3. Der erhöhte Volumenstrom führt zu einer verbesserten Entwärmung des Lichtmoduls 1.
• Der Auslass 7 des Injektors 3 ist vorzugsweise mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet, wobei eine Länge I kleiner ist als eine Breite b der Trägerplatte 5. Die Lichtquelle 4 ist im Zentrum der Trägerplatte 5 angeordnet, zu der der Lüfter 2 bzw. der Injektor 3 ausgerichtet ist. Eine Achse A1 bildet eine Mittelachse des Lüfters 2 und verläuft in einer Ebene der Trägerplatte 5 und/oder der Lichtquelle 4.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Wandung 8 des Injektors 3 im Wesentlichen eben. Alternativ kann die Wandung 8 auch bogenförmig verlaufen. Der Querschnitt des Injektors 3 verringert sich in jedem Fall vorzugsweise kontinuierlich von dem Einlass 6 in Richtung des Auslasses 7.
• Der Einlass 6 des Injektors 3 wird zum einen durch einen Haupteinlass 6' mit einem Öffnungsquerschnitt gebildet, der einem Auslass-Öffnungsquerschnitt 9 des Lüfters 2 entspricht. In den Haupteinlass 6' wird ausschließlich ein Luftstrom L₁ eingeleitet, der durch ein Gehäuse 10 des Lüfters 2 angesaugt wird.
• Zum anderen umfasst der Einlass 6 einen Nebeneinlass 6", der benachbart zu dem Haupteinlass 6' bzw. dem Lüfter 2 angeordnet ist. Durch diesen Nebeneinlass 6", dessen Öffnungsquerschnitt vorzugsweise kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt 9 des Haupteinlasses 6', wird ein Luftstrom L₂ aus einem zu dem Lüfter 2 benachbarten Raumbereich angesaugt. Es handelt sich bei dem Nebenluftstrom L₂ um einen Luftstrom, der nicht durch das Gehäuse 10 des Lüfters 2 strömt. Stattdessen wird durch den Lüfter 2 mittels des Hauptluftstroms L₁ ein Unterdruck erzeugt, der zum Ansaugen des Nebenluftstroms L₂ führt, so dass der Hauptluftstrom L₁ mit dem Nebenluftstrom L₂ überlagert wird zu dem Gesamtluftstrom L_G . Die Überlagerung erfolgt relativ verwirbelungsfrei, da der Nebenluftstrom L₂ in einem spitzen Winkel φ1 zu dem Hauptluftstrom L₁ angesaugt wird. Der Gesamtluftstrom L_G erfährt durch den verjüngenden Injektor 3 im weiteren Verlauf eine Geschwindigkeitserhöhung, so dass dem Lichtmodul 1 relativ zum Einlass 6 ein erhöhter Volumenstrom zur Entwärmung des Lichtmoduls 1 bereitgestellt werden kann.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Wandung 8 des Injektors 3 an einen dem Lichtmodul 1 abgewandten Stirnende rechteckförmig oder ovalförmig, wobei der Nebeneinlass 6" umlaufend zu dem Haupteinlass 6' angeordnet ist.
• Der Hauptluftstrom L₁ wird im Wesentlichen in Richtung der Achse A1 dem Injektor 3 zugeführt. Hierzu ist die Achse A1 des Lüfters 2 bzw. eines Lüfterrades desselben koaxial zu dem Injektor 3 angeordnet. Die Achse A1 kann als Mittelachse des Lüfters 2 und des Injektors 3 dienen.
• Alternativ kann der Injektor 3 auch im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein. In jedem Fall ist der Injektor 3 rohrförmig ausgebildet, wobei die Wandung 8 durchgehend von dem auf der dem Lichtmodul 1 abgewandten Seite angeordneten Ende zu dem auf dem Lichtmodul 1 zugewandten Seite angeordneten Ende des Injektors 3 verläuft.
• Der Injektor 3 kann beispielsweise ausschließlich mit dem Lichtmodul 1 verbunden sein, während der Lüfter 2 ausschließlich mit einem nicht dargestellten Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung bzw. Scheinwerfers verbunden ist. Vorteilhaft können sich hierdurch Bauteiltoleranzen und Einstellungen zwischen der Baugruppe Lichtmodul und dem Lüfter über den Injektor überbrückt werden. Die durch das Lichtmodul gebildete Lichtbaugruppe ist leichter, da sie den Lüfter 2 nicht aufnehmen muss. Vorteilhaft kann der Lüfter 2 gegebenenfalls an dem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung besser elektronisch kontaktiert werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 ist im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 ein Injektor 3' vorgesehen, der eine solche Wandung 18 aufweist, dass ein Nebeneinlass 6''' des Injektors 3' in einem rechten Winkel φ2 zu der Mittelachse A1 bzw. zu der Richtung des Hauptluftstroms L₁ orientiert angeordnet ist. Der Nebeneinlass 6''' ist zu einem benachbarten weiteren Lichtmodul 1' orientiert angeordnet, so dass Luft aus einem Bereich des weiteren Lichtmoduls 1' angesaugt werden kann und als Nebenluftstrom L₂' durch den Nebeneinlass 6''' in den Injektor 3' einströmt. Die Richtung des Nebenluftstroms L₂' verläuft im Wesentlichen in einem senkrechten Winkel φ₂ zu der Richtung des Hauptluftstroms L₁. Vorteilhaft kann hierdurch neben dem durch den Lüfter 2 hindurchströmenden Hauptluftstrom L₁ ein ggf. bereits leicht erwärmter Luftstrom L₂' genutzt werden, der nicht durch das Gehäuse des Lüfters 2 hindurchtritt bzw. hindurchströmt. Die Lebensdauer des Lüfters 2 kann hierdurch verlängert werden.
• Gemäß einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Nebeneinlass 6''' auch in einem stumpfen Winkel oder in einem spitzen Winkel angeordnet sein, je nachdem in welchem Maße die Lichtmodule 1, 1' versetzt zueinander angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist das weitere Lichtmodul 1' in Verlängerung einer Mittelachse A2 des Nebeneinlasses 6''' angeordnet, so dass im Wesentlichen die im Bereich des weiteren Lichtmoduls 1' vorhandene Luft angesaugt wird. Der Nebeneinlass 6''' ist beispielsweise mit einem kreis- oder ovalförmig oder rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet. Die Wandung 18 ist derart ausgebildet, dass sich unmittelbar an dem Gehäuse 10 des Lüfters 2 entsprechende Wandungsteile 18', 18" anschließen, so dass lediglich ein einziger Nebeneinlass 6''' vorgesehen ist.
• Gemäß einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Wandung 18 auch derart ausgebildet sein, dass zusätzlich ein weiterer Nebeneinlass, insbesondere auf einer zu dem Nebeneinlass 6''' gegenüberliegenden Seite des Injektors 3 angeordnet ist.
• Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann sich die Wandung 8, 18 auch stufenförmig bzw. sprunghaft in Richtung des Lichtmoduls 1 verjüngen.
• Der Injektor 3' ist vorzugsweise mit dem Lichtmodul 1 und/oder mit dem Lüfter 2 fest verbunden.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Verwendung finden können. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen.
• Bezugszeichenliste

1,1'

Lichtmodul

2

Lüfter

3,3'

Injektor

4

Lichtquelle

5

Trägerplatte

6,6' ,6" ,6'''

Einlass

7

Auslass

8

Wandung

9

Auslass-Öffnungsquerschnitt

10

Gehäuse

18,18',18"

Wandung

L_G

Gesamtluftstrom

L₁

Hauptluftstrom

L₂,L_2'

Nebenluftstrom

I

Länge

b

Breite

A1

Achse

A2

Mittelachse

φ1,φ2

spitzer Winkel

• 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 102014106342 A1 [0002]

Claims (10)

1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit - mindestens einem Lichtmodul (1, 1'), das eine halbleiterbasierende Lichtquelle (4) und eine die halbleiterbasierende Lichtquelle (4) aufnehmende Trägerplatte (5) aufweist, welche sich entlang einer Grundfläche des Lichtmoduls (1, 1') erstreckt, und - einem Lüfter (2) zur Erzeugung eins Luftstroms, der mittels eines Luftführungsmittels (3, 3') entlang der Grundfläche des Lichtmoduls (1, 1') führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Luftführungsmittel ein Injektor (3, 3') vorgesehen ist, der derart ausgebildet ist, dass ein durch ein Gehäuse (10) des Lüfters (2) strömender Hauptluftstrom (L₁) und ein nicht durch das Gehäuse (10) des Lüfters (2) strömender Nebenluftstrom (L₂, L₂') zu der Grundfläche des Lichtmoduls (1, 1') führbar sind.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3, 3') eine in Richtung des Lichtmoduls (1, 1') verjüngend ausgebildete Wandung (8, 18) aufweist, wobei ein Öffnungsquerschnitt eines Einlasses (6) des Injektors (3, 3') auf einer dem Lichtmodul (1, 1') abgewandten Seite größer ist als ein Auslass-Öffnungsquerschnitt (9) des Lüfters (2).
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Injektor (3, 3') auf einer dem Lichtmodul (1) zugewandten Seite an die Trägerplatte (5) und/oder einen an der Trägerplatte (5) anliegenden Kühlkörper anschließt.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (8, 18) des Injektors (3, 3') derart ausgebildet ist, dass sich ein Querschnitt des Injektors (3, 3') von einem dem Lichtmodul (1, 1') abgewandten Einlass (6) zu einem dem Lichtmodul (1, 1') zugewandten Auslass (7) kontinuierlich verringert.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (6) des Injektors (3, 3') gebildet ist durch - einen Haupteinlass (6') mit einem Öffnungsquerschnitt, der dem Auslass-Öffnungsquerschnitt (9) des Lüfters (2) entspricht zur Durchleitung des Hauptluftstroms (L₁), und - einen Nebeneinlass (6", 6''') mit einem Öffnungsquerschnitt, der vorzugsweise kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt des Haupteinlasses (6'), zur Durchleitung des Nebenluftstromes (L₂, L₂').
6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (8) des Injektors (3) derart ausgebildet ist, dass der Nebeneinlass (6") benachbart zu dem Lüfter (2) angeordnet ist, wobei der Nebenluftstrom (L₂) in einem spitzen Winkel (φ₁) zu dem Hauptluftstrom (L₁) in den Injektor (3) strömt.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (18) des Injektors (3') derart ausgebildet ist, dass durch den Nebeneinlass (6') eine in einem rechten Winkel (φ₂) und/oder in einem stumpfen Winkel zu dem Hauptluftstrom (L₁) einströmender Nebenluftstrom (L₂') in den Injektor (3') angesaugt wird.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebeneinlass (6''') des Injektors (3') derart orientiert angeordnet ist, dass Luft vom einem benachbarten weiteren Lichtmodul (1') als Nebenluftstrom (L₂') vermittels des Lüfters (2) angesaugt wird.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Lichtmodul (1') in Verlängerung einer Mittelachse (A2) des Nebeneinlasses (6''') des Injektors (3') angeordnet ist.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3, 3') rohrartig ausgebildet ist mit einem rechteckförmigen, kreisförmigen oder ovalförmigen Querschnitt.

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