DE102018120004A1

DE102018120004A1 - Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102018120004A1
Application number: DE102018120004.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Eine verbesserte Scheinwerferanordnung zeichnet sich u.a. durch folgende Merkmale aus:das Reflektorgehäuse (15) ist mit seiner Reflektorgehäuseöffnung derart dicht an der Innenseite der Scheibe (11) des Scheinwerfergehäuses (1) angeordnet, dass im Betrieb des zumindest eines Leuchtmittels (29) und der dadurch bedingten Erwärmung der im Reflektorinnenraum (21) befindlichen Luft eine Luftumwälzung (43) erzeugt wird, bei der die durch das zumindest eine Leuchtmittel (29) erwärmte Luft innerhalb der Reflektorgehäusekammer (23) aufsteigt, entlang der Reflektorgehäusedecke (15b) in Richtung Scheibe (11) strömt, durch die Scheibe (11), die die Wärmesenke (111) bildet, abgekühlt wird und dadurch in Richtung Reflektorgehäuseboden (15c) oder Scheinwerfergehäuseboden (1c) absinkt und längs des Reflektorgehäusebodens (15c) und/oder des Scheinwerfergehäusebodens (1c) in Richtung Reflektorgehäuserückwand (15a) zurückströmt und dort durch die von dem zumindest einen Leuchtmittel (29) erzeugte Wärme aufsteigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekanntermaßen umfassen Scheinwerferanordnungen für Fahrzeuge, d.h. insbesondere für Kraftfahrzeuge, üblicherweise ein Scheinwerfergehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum umgibt. In dem Gehäuseinnenraum ist zumindest ein Lichtmodul angeordnet ist, welches durch eine frontseitige lichtdurchlässige Scheibe hindurch abstrahlen kann.
Das Scheinwerfergehäuse selbst kann aus unterschiedlichsten Materialien bestehen, beispielsweise aus Metall, Druckguss wie Aluminiumdruckguss, aber auch aus Kunststoff.
Im Inneren des Scheinwerfergehäuses ist eine Reflektoranordnung angeordnet, vor der das zumindest eine Leuchtmittel beispielsweise in Form einer oder mehrere Glühlampen, Halogenlampen oder Leuchtdioden (LEDs) angeordnet ist oder sind.
Besondere Bedeutung kommt dabei Frontscheinwerfern zu, die bekanntermaßen im vorderen Bereich eines Motorraums eines Kraftfahrzeuges angeordnet sind. Diese Scheinwerfer befinden sich dann in unmittelbarer Nachbarschaft zum Motorraum, weshalb sie auch durch die Abwärme des Motors, abgesehen von der eigenen Wärmeerzeugung durch die Leuchtmittel, einer zusätzlichen Aufheizung ausgesetzt sind.
Wegen der gesamten Aufwärmung und Erhitzung der Scheinwerferanordnung ist beispielsweise schon gemäß der DE 20 2014 004 057 U1 eine zusätzliche Kühleinrichtung zur Kühlung des Scheinwerfergehäuses bei laufendem Motor des Kraftfahrzeuges vorgeschlagen worden, die mindestens einen Kühllüfter sowie eine zugehörige Steuerung umfasst.
Gemäß der EP 3 213 961 A1 wird ebenfalls eine konstruktiv bedingte Lösung vorgeschlagen, um die durch die Erwärmung auf Aufheizung des Scheinwerfergehäuses verursachten Nachteile zu verringern. Gemäß dieser Vorveröffentlichung wird primär davon ausgegangen, dass das Scheinwerfergehäuse aus Kunststoff besteht. Aufgrund der Wärmeentwicklung im Scheinwerfer selbst als auch um den Scheinwerfer herum (durch die Wärmeerzeugung des Motors) kann es zu Lageveränderungen der vom Scheinwerfer abgestrahlten Lichtverteilung kommen, wobei beispielsweise die Hell-Dunkel-Grenze betroffen ist. Durch die Erwärmung des Scheinwerfergehäuses kann es zu einer temperaturabhängigen Verformung kommen. Desweiteren sind unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten unterschiedlichen Materialien zu berücksichtigen.
Demgegenüber bestehen eine Vielzahl von Scheinwerfergehäusen nicht aus Kunststoff, sondern aus Metall, insbesondere aus einem Metall-Druckguss oder Metall-Spritzguss. Bei Verwendung derartiger Materialien erwärmt sich das Scheinwerfergehäuse in der Regel sogar noch stärker, und zwar aufgrund der hohen Temperaturleitfähigkeit. Vor allem die vom Motorraum abgegebene Wärme führt zu einer weiteren Erhöhung der Temperatur innerhalb des Scheinwerfergehäuses. Zudem erhöht sich das Gewicht der Scheinwerfergehäuse bei Verwendung von Metallgehäusen nicht unerheblich.
Um also die Wärme aus einem Scheinwerfergehäuse insbesondere Kraftfahrzeug-Scheinwerfergehäuse nach außen abzuführen, ist bisher primär vorgeschlagen worden, entsprechende Gehäusekonstruktionen zu verwenden, die bevorzugt mit einer Vielzahl von außen vorstehenden Rippen versehen sind. Diese Rippen dienen als Kühlrippen und sind bevorzugt beispielsweise auch mit innerhalb des Scheinwerfergehäuses befindlichen Kühlrippen verbunden, um den Wärmetransport aus dem Lampengehäuse heraus nach außen durchzuführen. Derartige Vorschläge sind beispielsweise aus der DE 10 2006 001 711 A1 oder der US 8 562 174 B2 bekannt.
Gemäß der DE 10 2006 057 570 A1 wird vorgeschlagen, dass das Scheinwerfergehäuse in bekannter Weise eine frontseitige lichtdurchlässige Scheibe umfasst, die mit einer rückwärtigen Wärmeleitwand verbunden ist, so dass eine Kammer mit den darin befindlichen Leuchtmitteln gebildet wird, die im Wesentlichen zur Atmosphäre abgedichtet ist. Allenfalls kann die Kammer mit einem Paar Druckausgleichsöffnungen ausgestaltet sein. Um die gewünschte Kühlung durchzuführen, ist versetzt zu der rückwärtigen Wärmeleitwand gegenüber der frontseitigen lichtdurchlässigen Scheibe noch weiter versetzt liegend eine sog. Wärmedämmwand angeordnet, zwischen der und der Wärmeleitwand ein von unten nach oben mehr oder weniger auf der gesamten Breite des Scheinwerfergehäuses verlaufend Kühlkanal gebildet wird. Mit anderen Worten wird hier eine Wärmesenke auf der Rückseite des Lampengehäuses vorgeschlagen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge zu schaffen, und zwar insbesondere für mit LED-Leuchtmitteln ausgestatteten Scheinwerferanordnungen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Rahmen der Erfindung werden eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Lösungen realisiert.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine geringere Wärmebelastung des Scheinwerfergehäuses realisiert. Dabei kann die geringere Wärmebelastung der Scheinwerferanordnung auch ohne Verwendung von Ventilatoren realisiert werden, und zwar ohne Ventilatoren außerhalb wie auch innerhalb des Scheinwerfergehäuses.
Um die Wärmbelastung für das zumindest eine Leuchtmittel in Form zumindest einer LED möglichst gering zu halten, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass innerhalb des Scheinwerfergehäuses eine Reflektoranordnung vorgesehen ist, die als separates Bauteil innerhalb des Scheinwerfergehäuses angeordnet ist, und gegenüber dem Scheinwerfergehäuse über eine separate Trag- und/oder Halteeinrichtung gehalten ist. Diese Trag- und/oder Halteeinrichtung ist bevorzugt vergleichsweise schlecht wärmeleitfähig.
Die Reflektoranordnung ist dabei beabstandet zu einem rückwärtigen Wandabschnitt des Scheinwerfergehäuses innerhalb des Gehäuseinnenraumes angeordnet, um hier eine Erwärmung über die rückwärtige Wandanordnung des Scheinwerfergehäuses zu vermeiden, welches üblicherweise vom Motorraum bei laufendem Motor zusätzlich aufgeheizt wird.
In dem verbleibenden Gehäuseinnenraum zwischen der Reflektoranordnung und der für den Lichtaustritt vorgesehenen frontseitigen Scheibe ist dann konstruktiv bedingt eine hier wirkende zusätzliche Kühleinrichtung realisiert, die sich durch den konstruktiv bedingten Aufbau der Scheinwerferanordnung ergibt. Dabei wird im Rahmen der Erfindung eine Wärmesenke gebildet und definiert, und zwar in Form der frontseitigen lichtdurchlässige Scheibe. Denn erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass sich durch das zumindest eine Leuchtmittel in Form der LED die Wandung des Reflektors bekanntermaßen entsprechend erwärmen kann, dass aber durch die Gesamtanordnung sichergestellt ist, dass über die zumindest eine LED und die darüber aufgeheizte Reflektoranordnung sich die Luft im Gehäuseinnenraum zwar erwärmen und dann aufsteigen kann, gleichzeitig aber durch die deutlich kühlere frontseitige Scheibe (die, wie ausgeführt, nunmehr konstruktiv bedingt die Wärmesenke bildet) wiederum abgekühlt wird. Mit anderen Worten ergibt sich eine durch Konvektion bewirkte Umwälzung der Luft im Scheinwerfer- bzw. Reflektorgehäuse, bei welcher im Bereich der Leuchtmittel die Luft erwärmt wird und dadurch aufsteigt, anschließend an der Unterseite der oberen Abdeckung des eigentlichen Reflektorgehäuses in Form zumindest einer Reflektorkammer in Richtung frontseitiger Scheibe der Scheinwerferanordnung strömt, um dann an der deutlich kühleren Scheibe, die die Wärmesenke beildet, abgekühlt zu werden, wobei die Luft nach unten absinkt. Von dort aus kann die abgekühlte Luft oberhalb der unteren Abdeckung oder oberhalb des unteren Bodens der eigentlichen Reflektoranordnung in Form der zumindest einen Reflektorkammer wieder zur rückwärtigen Seite im Bereich der Leuchtmittel strömen.
Um die erwähnte walzenförmige Umwälzung der Luft im Scheinwerfer- bzw. Reflektorgehäuse zu erzielen, ist nicht nur die erwähnte Wärmesenke in Form der frontseitigen Scheibe vorgesehen, sondern vor allem auch eine Reflektorgehäuserückwand. Unabhängig davon, ob das zumindest eine Leuchtmittel an der Reflektorgehäuserückwand und/oder auch an der Reflektorgehäusedecke vorgesehen ist, ist vor allem die Reflektorgehäuserückwand so ausgebildet, dass sie eine möglichst gute, d.h. möglichst hohe thermische Wärmeleitfähigkeit aufweist. Diese thermische Leitfähigkeit sollte zumindest 10 W/mK betragen. Werden noch besser thermisch leitfähige Kunststoffe verwendet, so kann diese thermische Wärmeleitfähigkeit beispielsweise auch zumindest 12,5, 15, 17,5 oder z.B. zumindest 20 W/mK betragen.
Werden bevorzugt metallische Reflektorgehäuserückwände verwendet, also allgemein Reflektorrückwände, die aus Metall bestehen oder Metall umfassen, bevorzugt Magnesium, so können die Werte für thermische Leitfähigkeit auch deutlich über 50 W/mK liegen, beispielsweise Werte aufweisen, die zumindest 65 oder 70 W/mK betragen.
Werden andere Metalle eingesetzt, so kann die thermische Wärmeleitfähigkeit für die Reflektorgehäuserückwand noch höher liegen, beispielsweise bei zumindest 75, 80, 85, 90, 95 oder 100 W/mK.
Der Gesamteffekt zur Erzeugung einer Umwälzung des Luftmediums oder allgemein des gasförmigen Mediums im Reflektorgehäuse kann dadurch noch weiter verbessert werden, wenn zusätzlich zur Reflektorgehäuserückwand bevorzugt mit dieser verbunden eine ebenfalls gut wärmeleitfähige Reflektorgehäusedecke vorgesehen ist, die das Reflektorgehäuse nach oben hin begrenzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei ferner vorgesehen, dass das zumindest eine oder vorzugsweise mehrere Leuchtmittel vorzugsweise in Form von LEDs aufnehmende Reflektoranordnung als separate Baueinheit beabstandet zur Innenfläche des eigentlichen Scheinwerfergehäuses angeordnet ist. Lediglich Halte- und Befestigungsmittel sind vorgesehen, worüber das eigentliche Reflektorgehäuse im Innenraum des Scheinwerfergehäuses gehalten wird. Dadurch wird ein möglichst geringer Wärmeaustausch und Wärmefluss von dem Scheinwerfergehäuse in Richtung Reflektorgehäuse erzeugt. Dadurch wird der gesamte Kühleffekt verbessert, da üblicherweise das Scheinwerfergehäuse durch seinen motornahen Einbau vor allem auf der rückwärtigen Seite im Motorraum beachtlich aufgeheizt wird.
Obgleich das Scheinwerfergehäuse aus allen erdenklichen Materialien oder Materialzusammensetzungen bestehen kann, wird eine Variante bevorzugt, bei welcher das Scheinwerfergehäuse aus Kunststoff, beispielsweise aus Duroplast-Kunststoff oder Thermoplast-Kunststoff besteht. Dadurch wird eine deutliche Gewichtsreduzierung erzielt.
Die Reflektoranordnung selbst kann ebenfalls aus unterschiedlichsten Materialien bestehen, beispielsweise aus metallischen Materialien oder auch aus Kunststoff. Bevorzugt ist eine Reflektorausbildung, die ganz oder überwiegend aus Magnesium besteht. Dadurch wird eine sehr hohe Formstabilität erreicht. Im Herstellungsprozess kann diese Legierung bevorzugt auch in einem Spritzgussverfahren in die entsprechende Form gebracht werden. Dadurch lassen sich sehr genaue Strukturen anfertigen.
Um die Reflektorwirkung zu verbessern, kann die Reflektorfläche auf der Leuchtmittelseite ganz oder überwiegend mit Aluminium beschichtet sein. Durch diese Oxidstruktur ergibt sich eine sehr gute Reflexionswirkung, die denjenigen von Chrom sogar überlegen ist.
Auf diese Aluminiumoxidschicht kann zudem noch eine Schutzschicht aufgetragen werden. Schließlich weist die bevorzugt verwendete Magnesiumlegierung eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit auf, beispielsweise von ca. 100 Watt pro m².
Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform auch möglich, eine entsprechende Leiterplatte mit darauf sitzenden Leuchtmitteln vorzugsweise in Form von einer oder mehreren LEDs an den entsprechenden Stellen des Reflektorgehäuses anzubringen oder aber die Leiterplatte, d.h. eine entsprechende Platine beispielsweise bevorzugt auf der Unterseite eines Zwischenbodens der Reflektoranordnung vorzusehen, wohingegen die Leuchtmittel bevorzugt in Form von LEDs oberhalb dieses Zwischenbodens in der eigentlichen Reflektorgehäusekammer angeordnet sind.
Dabei kann das Reflektorgehäuse bevorzugt in mehrere seitlich nebeneinander sitzende Kammern gegliedert sein, die jeweils durch einen Bodenabschnitt, einen Deckenabschnitt und zwei gegenüberliegende seitlichen Wandabschnitte gebildet und nach vorne hin in Richtung Scheibenanordnung der Scheinwerferanordnung offen sind.
In jeder dieser Reflektorkammern können eine oder mehrere separate Leuchtmittel untergebracht sein, beispielsweise für das Standlicht, das Fernlicht, ein Tagfahrlicht, für bei Kurvenfahrten zuschaltbare Kurvenlichter, Blinklichter etc. Dabei kann beispielsweise für die diversen Lichter, z.B. für das Fernlicht nur ein Leuchtmittel oder beispielsweise mehrere, z.B. zwei Leuchtmittel ebenfalls bevorzugt als LED-Leuchten vorgesehen sein. Auch für andere Lichter, z.B. das normale Abblendlicht können eine oder mehrere, vorzugsweise zwei LED vorgesehen sein.
Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich, die gesamte Reflektoranordnung vorzugsweise elektrisch zu verfahren oder zu verstellen. Dies ermöglicht eine unterschiedliche Höhen- bzw. Höhenwinkel- und/oder Seiten-Einstellung, so dass die Lichter in einem unterschiedlichen Winkel gegenüber der Horizontalen und/oder in einem unterschiedlichen Seitenwinkel einstellbar sind, beispielsweise mehr oder weniger auch auf die Bodenfläche zu ausgerichtet werden können. Dadurch kann eine optimale Ausleuchtung der Straße realisiert werden.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass im Rahmen der Erfindung eine einfach aufgebaute Scheinwerferanordnung realisiert wird, die sich durch ein geringes Gewicht, optimale Wärmeleitfähigkeiten und eine optimale integrierte Kühleinrichtung auszeichnet, ohne dass die vorgesehene Kühleinrichtung aktive Kühlkomponenten wie elektrisch betriebene Lüfter benötigen würde. Es sind zudem auch keine Kühlkörper notwendig, die ansonsten beispielsweise zwischen der Reflektoranordnung und der hinteren Gehäusewand der Scheinwerferanordnung angeordnet sein müssten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:

1a: eine grundsätzliche vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung mit frontseitiger Glasabdeckung;
1b: eine schematische räumliche Frontdarstellung der erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung;
1c: eine entsprechende Darstellung zu 1a, jedoch ohne das Scheinwerfergehäuse, so dass das darin befindliche Reflektorgehäuse sichtbar ist;
2a: eine entsprechende perspektivische Darstellung des Scheinwerfergehäuses unter Wiedergabe der unteren Gehäusewand;
2b: eine entsprechende Darstellung der 1a, jedoch unter Weglassung des Scheinwerfergehäuses, so dass lediglich das Reflektorgehäuse sichtbar ist;
3a: eine frontseitige Darstellung des Scheinwerfergehäuses;
3b: eine entsprechende Darstellung zu 3a, jedoch unter Weglassung des Scheinwerfergehäuses, so dass lediglich das Reflektorgehäuse sichtbar ist;
4a: eine entsprechende Darstellung des Scheinwerfergehäuses überwiegend in Draufsicht;
4b: eine entsprechende Darstellung zu 4a, jedoch unter Weglassung des Scheinwerfergehäuses, so dass lediglich das Reflektorgehäuse sichtbar ist;
5a: eine entsprechende Darstellung des Scheinwerfergehäuses überwiegend auf die Unter- oder Bodenseite;
5b: eine entsprechende Darstellung zu 5a, jedoch unter Weglassung des Scheinwerfergehäuses, so dass lediglich das Reflektorgehäuse sichtbar ist;
6: eine schematische Frontansicht auf das erfindungsgemäße Scheinwerfergehäuse unter Erläuterung verschiedender nachfolgend gezeigter Schnittdarstellungen;
7: eine Horizontalschnittdarstellung durch das Scheinwerfergehäuse mit dem darin befindlichen Reflektorgehäuse längs der Linie VII-VII in 6;
8a: eine schematische Vertikalschnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Scheinwerfergehäuse mit der dabei als Wärmesenke dienenden frontseitigen Scheibe;
8b: eine entsprechende Darstellung zu 8a, bei der jedoch die durch die Leuchtmittel erzeugte Wärmequelle und durch die Scheibe definierte Wärmesenke erzeugte Umwälzung des gasförmigen Mediums/Luft im Inneren des Reflektorgehäuses dargestellt ist;
9a bis 9c: weitere schematische Darstellungen längs der Schnittlinien IXa-IXa bzw. IXb-IXb bzw. IXc-IXc in 6.

In den 1a bis 5b sind unterschiedliche Ansichten der erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung wiedergegeben, wie sie insbesondere für Fahrzeuge, d.h. vor allem für Kraftfahrzeuge, zum Einsatz kommt.
Diese Scheinwerferanordnung umfasst also ein Scheinwerfergehäuse 1, welches insbesondere in Anpassung an bestimmte Kraftfahrzeugtypen eine bevorzugt entsprechend angepasste Gehäuseform mit entsprechender Gehäuserückwand 1a aufweist.
Vor einer Gehäuserückwand 1a ist übereinanderliegend und zueinander beabstandet eine Gehäusedecke 1b und ein Gehäuseboden 1c vorgesehen. Bei frontseitiger Ansicht sind zwischen der Gehäusedecke 1b und dem Gehäuseboden 1c außenliegend jeweils noch eine Gehäuseseitenwand 1d und 1e vorgesehen.
Dadurch wird ein Gehäuseinnenraum 7 (1b und 8a) definiert und umgrenzt, der nach vorne hin durch die Scheibe 11 (also die lichtdurchlässige gegebenenfalls auch als Linse oder Zerstreuungslinse ausgebildete Scheibe 11 gebildet ist) begrenzt ist, worüber der Gehäuseinnenraum 7 üblicherweise feuchtigkeitsdicht oder zumindest spritzwasserdicht abgeschlossen ist. Da die Scheibe 11 selbst lichtdurchlässig ist, ist sie mit Ausnahme von 1a in den dargestellten Zeichnungen nicht näher zu sehen. Der umlaufende Rand 11a der Scheibe 11 schließt sich dann allerdings an dem umlaufenden Rand 1f des Scheinwerfergehäuses 1 an (8a).
Die einzelnen Gehäusewände können unterschiedliche Formgebungen aufweisen. So müssen beispielsweise die Gehäusedecke 1b und der Gehäuseboden 1c nicht zwingend exakt parallel zueinander verlaufen, da die Gehäusedecke 1b und der Gehäuseboden 1c gegebenenfalls auch abschnittsweise von der Frontseite 9 zur Rückseite 10 (8a) z.B. leicht aufeinander zu oder voneinander weg laufen können etc. Wie aus den Zeichnungen auch zu ersehen ist, kann auch die Gehäuserückwand 1a in Anpassung an die Kraftfahrzeug-Gegebenheiten mit unterschiedlich zueinander ausgerichteten Wandabschnitten versehen sein. Einschränkungen bestehen insoweit nicht.
Von daher wird zum Teil auch in Abweichung zu der beschriebenen Gehäuserückwand 1a, der Gehäusedecke 1b, des Gehäusebodens 1c und den Gehäuseseitenwänden 1d und 1e auch von einem rückwärtigen Gehäusewandabschnitt 1'a, einem oberen Gehäusewandabschnitt 1'b, einem unteren Gehäusewandabschnitt 1'c und von den beiden seitlich zueinander versetzt liegenden und den Gehäuseinnenraum 7 zur Außenseite hin begrenzenden seitlichen Gehäusewandabschnitt 1'd bzw. 1'e gesprochen.
In dem so gebildeten Gehäuseinnenraum 7 ist nunmehr im Rahmen der Erfindung eine sog. Reflektoranordnung 13 vorgesehen, die bevorzugt aus einem Reflektorgehäuse 15 besteht. Während in 1b eine entsprechende Darstellung der Scheinwerferanordnung mit dem äußeren Scheinwerfergehäuse 1 dargestellt ist, ist in 1c eine entsprechende Darstellung des Reflektorgehäuses 15 wiedergegeben, und zwar unter Weglassung des das Reflektorgehäuse 15 aufnehmenden Scheinwerfergehäuses 1. Daraus ist zu ersehen, dass dieses Reflektorgehäuse 15 bevorzugt eine Reflektorgehäuserückwand 15a, eine Reflektorgehäusedecke 15b, einen Reflektorgehäuseboden 15c sowie zwei seitliche und beabstandet zueinander vorgesehene Reflektorgehäuseseitenwände 15d und 15e (1b) umfasst. Insoweit wird teilweise auch von einem rückwärtigen Reflektorgehäusewandabschnitt 15'a, einem oberen Reflektorgehäusewandabschnitt 15'b, einem unteren Reflektorgehäusewandabschnitt 15'c sowie zwei seitlichen Reflektorgehäusewandabschnitten 15'd bzw. 15'e gesprochen.
Anhand von 6 ist nochmals eine schematische Frontansicht auf die erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung gezeigt, also auf das frontseitige Glas. Dabei sind die einzelnen Reflektorgehäusekammern 23 zumindest ansatzweise ersichtlich. Dabei stellt 7 einen Horizontalschnitt längs der Linie VII-VII in 6 dar.
Wie aus den zeichnerischen Darstellungen und insbesondere auch aus der etwa mittig zwischen der oberen und unteren Gehäusewand 1b, 1c verlaufenden Mitten-Längsschnittdarstellung gemäß 7 zu ersehen ist, ist der Reflektorgehäuseinnenraum 21 in mehrere Reflektorgehäusekammern 23 gegliedert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Reflektorgehäuseinnenraum 21 in fünf Reflektorgehäusekammern 23a, 23b, 23c, 23d sowie 23e gegliedert.
Dazu ist im Reflektorgehäuseinnenraum 21 zwischen zwei benachbarten Reflektorgehäusekammern 23 jeweils eine Reflektorgehäusekammertrennwand oder -trennwandabschnitt 25 vorgesehen, der von dem rückwärtigen Reflektorgehäusewandabschnitt 15a bzw. 15'a nach vorne verläuft und dort in der Nähe der frontseitigen Scheibe 11 endet, vorzugsweise in einem geringeren Abstand zur Innenseite der frontseitigen Scheibe 11.
Dabei sind die Reflektorgehäusetrennwandabschnitte 25 in der beschriebenen Längsschnittsdarstellung gemäß 7 von der rückwärtigen Seite 15a zur Frontseite 9 hin aufeinanderzu verlaufend, also konvergierend ausgebildet, und zwar bevorzugt mit teils konkaven und teils eher gerade oder eben verlaufendenden Trennwänden oder Trennwandflächen 25a. Diese Trennwandflächen 25a laufen also gemäß Schnittdarstellung nach 7 von ihrer frontseitigen, also unmittelbar benachbart zur Innenseite der Scheibe 11 und dazu mehr oder weniger parallel oder vertikal ausgerichteten Trennwandabschlusskante oder -rand 25b in rückwärtige Richtung, wobei die erwähnten Trennwandflächen 25a bevorzugt auf einer Seite der Trennwandabschlusskante 25b mit einem konkaven Reflektorabschnitt 25' und auf der gegenüberliegenden Seite zur Trennwandabschlusskante 25b zumindest über eine Teilstrecke mit einer eher eben ausgebildeten Reflektorwandabschnitt 25" gebildet sind. Dadurch kann eine in Fahrtrichtung von vorne nach hinten abgestufte Anordnung der einzelnen Reflektorgehäusekammern 23 erzeugt werden. Ferner ergibt sich dadurch in Draufsicht eine zumindest näherungsweise C-förmige Gestaltung der Kammerwände der jeweiligen Reflektorgehäusekammern 23. Die dazu versetzt liegende obere Reflektorgehäusekammerwand 15b sowie die dazu versetzt liegende untere Reflektorgehäusekammerwand 15c, auch Reflektorgehäuseboden 15c genannt, können z.B. zumindest annähernd parallel zueinander verlaufen.
Von daher sind die Reflektorgehäusekammern 23a, 23b und 23c z.B. gemäß dem Horizontal- oder Längsschnitt nach 6 eher U- oder C-förmig gestaltet, oder zumindest näherungsweise.
Da die einzelnen Reflektorkammern 23 nicht in gleicher Lage nebeneinander, also in gleicher Lage zwischen der Frontseite der Scheibe 11 und der Rückseite 10 der Scheinwerferanordnung positioniert sein müssen, sondern in Längsrichtung eines Fahrzeuges auch einen Versatz zueinander aufweisen können, sind wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, die einzelnen Reflektorgehäusekammern 23 in Längsrichtung L des Fahrzeugs versetzt zueinander angeordnet, wobei die einzelnen im Horizontalschnitt gemäß 6 zumindest überwiegend konkav ausgestalteten Reflektorflächen über einen mehr oder weniger gerade oder ebenen Wandabschnitt 25'a bis zur in Richtung Scheibe weisende Trennwand-Abschlusskante 25b verläuft, und sich dann eine nächste Reflektorkammer anschließt, die in Richtung L weiter versetzt liegt. Von der erwähnten Trennwand-Abschlusskante 25b verläuft die Reflektorwand dann wiederum in der Regel zumindest überwiegend im Horizontalschnitt konkav.
Die Scheinwerfergehäuseanordnung 1 ist üblicherweise bezüglich einer vertikalen Mittelsymmetrieebene S durch ein Fahrzeug symmetrisch gestaltet, d.h. dass das im Kraftfahrzeug rechts liegende Scheinwerfergehäuse 1 symmetrisch zu dem im Kraftfahrzeug links liegenden Scheinwerfergehäuse 1 ausgebildet ist, also bezüglich einer durch das Kraftfahrzeug etwa in der Mitte verlaufenden vertikalen Mittellängsebene, die in 6 nur schematisch angedeutet ist, da der Scheinwerfer in Realität entfernter zur Mittelsymmetrieebene S liegt.
Das in den Figuren dargestellte Scheinwerfergehäuse 1 ist bevorzugt für eine im Kraftfahrzeug rechts liegende Scheinwerferanordnung konzipiert, wobei dann die für die linke Seite des Kraftfahrzeuges vorgesehene Scheinwerferanordnung 1, wie zum Ausdruck gebracht, symmetrisch ausgestaltet ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei die sich an die Reflektorgehäusekammer 23c anschließende Kammeranordnung in Vertikalrichtung übereinander liegend (und nicht nur zusätzlich in Horizontalrichtung nebeneinander liegend wie die anderen Reflektorgehäusekammern 23a bis 23c) ausgebildet, und zwar mit einer zusätzlichen, zwischen der oberen und der unteren Reflektorgehäusewand 15b, 15c verlaufenden Reflektorgehäusetrennwand oder - trennwandabschnitt 25c. Dadurch werden zwei gegenüber den anderen Reflektorgehäusekammern 23 übereinander liegende Reflektorgehäusekammern 23d und 23e gebildet.
Aus den zeichnerischen Darstellungen (u.a. aus 8a) ist auch zu ersehen, dass sowohl die Reflektorgehäusedecke 15b in Form der oberen Reflektorgehäusewand 15'b beabstandet zur entsprechenden Gehäusedecke 1b des Scheinwerfergehäuses 1 und unterhalb dazu liegt. So ist der Reflektorgehäuseboden 15c in Form des unteren Reflektorgehäusewandabschnittes 15'c oberhalb des Scheinwerfergehäusebodens 1c angeordnet, nämlich im Abstand dazu.
Ebenso sind die Reflektorgehäuseseitenwände 15d und 15e bevorzugt beabstandet zu den Scheinwerfergehäuseseitenwänden 1d und 1e angeordnet.
Damit ergibt sich ein Gesamtaufbau, bei welchem das Reflektorgehäuse 15 bevorzugt berührungslos im Gehäuseinnenraum 7 des Scheinwerfergehäuses 1 liegt, also keine vollflächigen Wandabschnitte aufweist, die mit entsprechenden Wandabschnitten des Scheinwerfergehäuses 1 in Kontakt stehen. Dies dient einer Wärmeabschottung, wodurch also ein Wärmefluss gegebenenfalls vom Motorraum über das Scheinwerfergehäuse 1 in Richtung Reflektorgehäuse 15 soweit als möglich unterbunden oder vermindert wird.
Bevorzugt ist also das Reflektorgehäuse 15 in dem Scheinwerfergehäuse 1 berührungslos oder soweit als möglich berührungslos eingebaut. Es sind lediglich entsprechende Montage- und/oder Haltestege oder -Einrichtungen 27 oder Brücken etc. vorgesehen, um das Reflektorgehäuse 15 soweit als möglich berührungslos in dem Gehäuseinnenraum 7 des Scheinwerfergehäuses 1 anzuordnen und zu halten (8a).
Dabei ist bevorzugt ferner noch eine in den Zeichnungen (8a) nicht näher dargestellte Einstelleinrichtung 27a vorgesehen, die bevorzugt im Gehäuseinnenraum des Scheinwerfergehäuses 1 montiert ist und auf der dann die Reflektoranordnung in Form des Reflektorgehäuses 15 gehalten und fixiert ist. Mittels dieser Einstelleinrichtung 27a kann bevorzugt mittels eines elektrisch betätigbaren Aktuators dann das gesamte Reflektorgehäuse 15 in unterschiedliche Winkeleinstellungen eingestellt werden, um die Scheinwerferausrichtung unterschiedlich einstellen zu können.
Die erwähnte Einstelleinrichtung 27a kann so ausgebildet sein, dass das Reflektorgehäuse und damit die erzeugten Lichtstrahlen nicht nur in Vertikalrichtung unterschiedlich eingestellt werden können, sondern auch beispielsweise von links nach rechts und umgekehrt in einem gewissen Winkelbereich verschwenkt werden können, was Vorteile bei Kurvenfahrt aufweisen kann.
Um dies alles zu realisieren, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Befestigungs- und Halteeinrichtung für das Reflektorgehäuse 15 beispielsweise über Kugelkopflagerungen in dem Scheinwerfergehäuse 1 realisiert sind, wobei diese Kugelkopflagerungen bereits mit angespritzt sein können, worüber dann letztlich das Reflektorgehäuse 15 am bzw. im Scheinwerfergehäuse 1 gehalten, befestigt und gleichzeitig justiert werden kann.
Die Reflektor-Oberflächen zumindest auf der der Scheibe 11 zugewandt liegenden Seite sind mit einer die Reflexionswirkung für das Licht erhöhenden Oberflächenschicht überzogen, sofern nicht das Reflektorgehäuse 15 ohnehin aus einem eine ausreichend hohe Reflektoreigenschaft aufweisenden Material hergestellt ist.
Das Scheinwerfergehäuse 1 kann aus allen geeigneten Materialien bestehen oder alle geeigneten Materialen umfassen, beispielsweise Metall oder Metalllegierungen. Das Scheinwerfergehäuse 1 kann aber genauso auch aus allen nur erdenklichen Kunststoffen oder Kunststoffverbindungen bestehen oder diese mit umfassen, beispielsweise Thermoplaste oder Duroplaste. Eingesetzt werden kann z.B. ein Scheinwerfergehäuse 1, welches aus einem Duroplast-Kunststoff besteht oder bei Verwendung von zusammengesetzten Materialien und/oder Schichten überwiegend Duroplast-Kunststoff umfasst, also zu einem Anteil von mehr als 50%, insbesondere mehr als 60%, 70%, 80% oder 95% des Gesamtgewichts des Scheinwerfergehäuses 1.
Bevorzugt wird für das Reflektorgehäuse 15 einschließlich der Reflektorkammern und den Reflektorgehäusetrennwänden 25 zur Bildung der Reflektorgehäusekammern 23 aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung gebildet oder umfasst zumindest überwiegend, d.h. bevorzugt zu mehr als 60 Gewichts-%, insbesondere zu mehr als 70, 80, 90 oder 95 Gewichts-% Magnesium oder eine Magnesiumlegierung, beispielsweise aus AZ91D-NG.
Dadurch wird eine sehr hohe Formstabilität erreicht. Im Herstellungsprozess kann diese Legierung durch in Spritzguss-Verfahren in Form gebracht werden. Die Masse hat dabei einen Schmelzpunkt von 600°, wobei das Einspritzen z.B. bei 590° erfolgt. Die Masse ist in diesem Fall sehr zähflüssig, wobei nur eine geringe Lunker-Bildung (Luftblasen) stattfindet. Es können sehr genaue Strukturen gefertigt werden. Die Innenseite eines solchen Reflektors, also die Seite, auf die das Licht auftrifft und von dieser reflektiert wird, wird vorzugsweise mit Aluminium beschichtet. Durch die Oxidstruktur ergibt sich eine sehr gute Reflexions-wirkung, die derjenigen von Chrom sogar überlegen ist. Auf diese Aluminiumoxidschicht wird weiterhin noch eine Schutzschicht aufgetragen. Die-se Magnesiumlegierung hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit von ca. 100 Watt pro m² (Einheiten bitte überprüfen). Grundsätzlich könnte der Re-flektor auch aus einem anderen Material, z.B. aus einem Kunststoff hergestellt werden, der entsprechend beschichtet wird.
Die Verwendung von Magnesium oder Magnesiumlegierung für das Reflektorgehäuse bietet also den Vorteil, dass das Reflektorgehäuse im Rahmen eines Magnesium-Spritzverfahrens hergestellt werden kann. Das hierfür benötigte Werkzeug ist dabei widerstandsfähiger als das Werkzeug, was herkömmlicherweise für ein Aluminiumdruckgussverfahren verwendet werden müsste. Dabei ist das Werkzeug für das Magnesiumspritzverfahren beispielsweise um 4-5 mal widerstandsfähiger als das Werkzeug für ein Aluminiumdruckgussverfahren.
Zudem weist eine Magnesiumlegierung ein isotropes Verhalten auf. D.h., dass das Magnesium oder die Magnesiumlegierung dieselbe Wärmeleitfähigkeit in allen Richtungen aufweist. Demgegenüber liegt bei Verwendung von Kunststoff ein anisotropes Verhalten vor. Die Kunststoffschmelze kühlt bei Einspritzen von unten nach oben hin aus, wohingegen bei einem Druckgussverfahren das Abkühlen von außen nach innen erfolgt, weshalb es bei derartigen Verfahren zu einer Lunker-Bildung kommen kann. Demgegenüber ist die Herstellung eines Reflektorgehäuses aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung vergleichsweise kostengünstig, wobei das Gehäuse mit einer Genauigkeit bis zu 0,4 mm im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann.
Um die erwähnte hohe Reflexionsschicht für das Reflektorgehäuse und die Reflektorkammern zu erzeugen, wird bevorzugt auf das Material des Reflektorgehäuses mit den Reflektorkammern, bestehend also bevorzugt aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, zunächst eine Lackschicht aufgetragen, auf die wiederum dann eine Aluminiumschicht zur Erzeugung der Reflexionsschicht aufgetragen wird. Das Aluminium selbst kann wiederum mit einer Konservierungsschicht überdeckt sein, um das Aluminium zu schützen.
Ferner kann die rückwärtige Oberfläche, also die Rück- oder Hinterseite des Reflektors bzw. des Reflektorgehäuses noch mit einer Isolation oder Isolationsschicht versehen sein, wie dies insbesondere aus der nachfolgend noch erörterten schematischen Querschnittsdarstellung gemäß 8a ff. hervorgeht.
Nachfolgend wird auf den elektrischen bzw. elektronischen Teil der Scheinwerferanordnung eingegangen.
In einigen der erwähnten Zeichnungen (8a) sind entsprechende Leuchtmittel 29 eingezeichnet, wobei für die Leuchtmittel 29 vorzugsweise LEDs 29' verwendet werden.
Dabei sind die Leuchtmittel 29 bzw. die LEDs 29' im Reflektorgehäuseinnenraum 21 im Reflektorgehäuse 15 angebracht, und zwar vorzugsweise in den einzelnen Reflektorgehäusekammern 23a bis 23e.
Zumindest ist also ein Leuchtmittel in Form einer LED im Reflektorgehäuse 15 untergebracht, wenn es sich um eine einfachste Ausführungsform handelt. Bevorzugt sind aber mehrere Reflektorgehäusekammern 23 vorgesehen, so dass in den einzelnen Kammern 23 jeweils zumindest ein Leuchtmittel vorzugsweise in Form einer LED oder zumindest teilweise auch zwei LEDs oder mehr untergebracht sein können.
Die einzelnen Leuchtmittel 29/LEDs 29' sind bevorzugt im oberen Bereich der Reflektorgehäuserückwand 15a bzw. in der jeweiligen Reflektorgehäusekammer 23 positioniert und angebracht, gegebenenfalls auch am Übergang zur Reflektorgehäusedecke 15b, vorzugsweise in Form der Reflektorgehäusekammerdecke 15'b, so dass in üblicher Montagehöhe derartiger Scheinwerferanordnungen im Kraftfahrzeug die eigentlichen Leuchtmittel/LEDs von außen her nicht direkt gesehen werden können. Grundsätzlich könnten die Leuchtmittel/LEDs aber auch an beliebiger anderer Stelle in den einzelnen Reflektorgehäusekammern 23 untergebracht sein, wenn dadurch der entsprechend gewünschte Lichtaustritt erzeugt werden kann, wobei die Scheibe selbst auch noch mit Linsenstrukturen versehen sein kann, um das von den Leuchtmitteln ausgestrahlte Licht in die gewünschte Richtung mit der gewünschten Breite und Höhenverteilung, also mit der gewünschten Intensitätsverteilung austreten kann.
So sind beispielsweise in der schematischen Querschnittsdarstellung in 7 und 8a Leuchtmittel 29 beispielsweise in Form von LEDs 29' eingezeichnet, die einmal auf der Frontseite der rückwärtigen Reflektorgehäusewand 15a und einmal auf der Unterseite der oberen Reflektorgehäusewand 15b angeordnet sind. So können in einer Reflektorkammer, wie eben erwähnt, zwei derartige Leuchtmittel 29 vorgesehen sein, oder es kann nur an der Reflektorrückwand oder nur an der Unterseite der Reflektordecke jeweils ein oder mehrere Leuchtmittel angeordnet sein.
Die einzelnen LEDs 29' können auch auf Leiterplatten 31 montiert sein (8a). Die Leiterplatten 31 selbst können bevorzugt mit einer Aluminiumschicht und mit einer vergleichsweise ebenfalls möglichst gut wärmeleitfähigen Schicht versehen sein, nämlich auf der die Leuchtmittel 29 und insbesondere die LEDs 29' oder das jeweilige LED 29' aufnehmenden Seite der Leiterplatte 31. Zwischen dieser Leiterplatte 31 mit der zumindest einen darauf sitzenden LED und der eigentlichen Traganordnung der Leiterplatte vorzugsweise in Form eines Teils des Reflektorgehäuses 15 kann auch noch ein TIN-Element angeordnet sein, bei dem es sich beispielsweise um eine Wärmeleitpaste oder ein entsprechendes Klebemittel handelt. Diese Wärmeleitpaste oder das erwähnte gut leitfähige Klebemittel kann zusätzlich zur erwähnten Aluminiumplatte oder Aluminiumschicht auf der rückwärtigen Seite der Leiterplatte 31 oder anstelle der Aluminiumschicht vorgesehen sein. Besonders günstig ist es dabei, die einzelnen Leiterplatten 31 auf der Unterseite der Reflektorgehäusedecke 15b vorzusehen, auf der dann das Leuchtmittel vorzugsweise in Form der LED 29' sitzt. Diese LED ist dann von außen her direkt nicht sichtbar, wobei das Licht der LED dann auf die rückwärtige Reflexionswand in der jeweiligen Reflektorkammer strahlt und von dort in Richtung Scheibe 11 umgelenkt werden kann.
Es wird allerdings angemerkt, dass es grundsätzlich auch möglich wäre, dass das Leuchtmittel 29/LED 29' jeweils direkt auf dem Trägerabschnitt der Reflektoranordnung, also einem Teil des entsprechenden Reflektorgehäuses 15 bzw. der Reflektorgehäusekammer 23 angeordnet ist. Neben dem erwähnten zumindest einen LED 29' kann auch noch eine der erwähnten Leiterplatten 31 an entsprechender Stelle angeordnet sein, und zwar neben der LED sitzend, wobei die entsprechenden Anschlüsse der LED beispielsweise über einen Bonding-Prozess mit den Anschlüssen auf der Leiterplatte 31 verbunden ist. Auch hierdurch kann ein optimaler Wärmeübergang realisiert werden.
Die Elektronik und/oder Steuerungselektronik und/oder Elektronik für die Energieversorgung der Leuchtmittel 29 bzw. der LEDs 29' muss aber nicht in der jeweiligen Reflektorgehäusekammer 23 mit der darauf sitzenden oder daneben positionierten LED vorgesehen sein, sondern kann auch oberhalb der Reflektorgehäusedecke 15b oder unterhalb des Reflektorgehäusebodens 15c, also oberhalb des Reflektorgehäusewandabschnittes 15'b und unterhalb des Reflektorgehäusewandabschnittes 15'c angeordnet sein. Die zuletzt genannte Variante ist beispielsweise in der zeichnerischen Darstellung gemäß 2a und 2b ersichtlich, wo die Elektronik 32 mit der entsprechenden Leiterplatte in dem Abstandsraum 33b zwischen dem Reflektorgehäuseboden 15c und dem Scheinwerfergehäuseboden 1c untergebracht ist. Die erwähnten unterhalb des unteren Reflektorgehäusebodens 15c vorgesehene Elektronik 32 in der Regel mit zugehöriger Leiterplatte kann beispielsweise ebenfalls zum Betrieb einer oder mehrerer Leuchtmittel dienen. Es kann sich dabei ebenfalls um eine Treiberschaltung für die LED-Anordnung handeln, die gegebenenfalls auch mehrfach unterhalb des Reflektorbodens für die einzelnen LEDs vorgesehen ist.
Aus den Zeichnungen ist auch ersichtlich, dass benachbart zu der kraftfahrzeugseitigen Außenseite an der zuäußerst liegenden Reflektorgehäusekammer 23a noch ein zur Außenseite hin vorgesehener Wandabschnitt 25d vorgesehen ist, der beispielsweise auch in Form einer Leiterplattine gebildet sein kann. Hier kann beispielsweise ein nach außen weisendes Leuchtmittel 29 ebenfalls bevorzugt in Form einer LED 29' vorgesehen sein, die beispielsweise als Blinkerlicht dient und entsprechend angesteuert wird. Auch dieser äußerste Wandabschnitt 25d ist innerhalb des Scheinwerfergehäuses 1 untergebracht. Der entsprechende Wandabschnitt vorzugsweise in Form einer Leiterplattine kann ebenfalls durch das Reflektorgehäuse 15 gehalten sein.
Nachfolgend wird nochmals auf 8a Bezug genommen, die eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung durch die erfindungsgemäße Scheinwerfergehäuseanordnung 1 mit dem innerhalb des Scheinwerfergehäuses 1 angeordneten Reflektorgehäuse 15 zeigt, um den Kühlmechanismus zu verdeutlichen.
Aus dieser schematischen Querschnittsdarstellung, die mehr oder weniger in Abstrahlrichtung des von den LEDs erzeugten Lichtes und somit von der rückwärtigen Seite 10 zur Frontseite 9 des Scheinwerfergehäuses 1 verläuft, ist zu ersehen, dass das gesamte Reflektorgehäuse 15 im Gehäuseinnenraum 7 des Scheinwerfergehäuses 1 soweit als möglich auf allen Seiten beabstandet und kontaktfrei angeordnet ist, mit Ausnahme spezifischer Halte- oder Fixierelemente, beispielsweise auch in Form der erwähnten Einstelleinrichtung 27, 27a. Über eine derartige Einstelleinrichtung kann, wie bereits erwähnt, das Reflektorgehäuse 15 in unterschiedliche Winkeleinstellungen vor allem von oben nach unten verstellt werden, um den Abstrahlwinkel mehr oder weniger stark auf die Fahrbahn zu richten. Auch diese Einstelleinrichtung ist möglichst so konzipiert und umgesetzt, dass hier nur ein möglichst geringer Wärmefluss vom Boden des Scheinwerfergehäuses 1 in Richtung Reflektorgehäuse 15 stattfinden kann.
Die Querschnittsdarstellung gemäß 8a zeigt auch, dass der Reflektorgehäuseboden 15c bis knapp vor die Innenfläche der Scheibe 11 reicht, wodurch hier nur ein geringer Abstandsraum 33c zwischen der frontseitigen Abschlusskante des Reflektorgehäusebodens 15c und der Innenfläche der lichtdurchlässigen Scheibe 11 gebildet ist.
Dieser Reflektorgehäuseboden 15c kann in rückwärtiger Richtung sogar über die rückwärtige Reflektorgehäusewand 15a überstehen, zumindest ab einer Stelle oder Kante 37, an der die Reflektorgehäusewand 15a in den Reflektorgehäuseboden 15c übergeht. Dadurch wird also ein nach hinten überstehender Reflektorgehäusebodenabschnitt 115c gebildet.
Entsprechendes gilt für den Reflektorgehäusedeckel 15b, der ebenfalls über die Reflektorgehäuserückwand 15a in Richtung Scheinwerfergehäuserückwand 1a übersteht, zumindest an einer Stelle oder Kante 37b, an der die Reflektorgehäuserückwand 15a in die Reflektorgehäusedecke 15b übergeht. Dadurch wird also ein nach hinten überstehender Reflektorgehäusedeckenabschnitt 115b gebildet. Auch das rückwärtige Ende des überstehenden Reflektorgehäusedeckwandabschnittes 115b endet in einem Abstand vor der Scheinwerfergehäuserückwand 1a, wodurch auch hier ein Abstandsraum 33d gebildet ist, um auch hier keine unmittelbaren Wärmebrücken zwischen Scheinwerfergehäuse und Reflektorgehäuse zu verursachen.
Schließlich soll noch erwähnt sein, dass die Reflektorgehäusedecke 15b mit ihrer vorlaufenden Kante ebenfalls im Abstand zur frontseitigen Scheibe 11 endet, wodurch auch hier zwischen der Reflektorgehäusedecke 15b und der frontseitigen Scheibe 11 ein Abstandsraum 33e gebildet ist. Auch der untere, nach hinten überstehende Reflektorgehäusebodenabschnitt 115c endet vor der Scheinwerfergehäusewand 1a, so dass auch hier ein weiterer Abstand 33f gebildet ist.
Anhand von der schematischen Vertikalquerschnittsdarstellung gemäß 8a ist, wie erwähnt, auch gezeigt, dass beispielsweise zusätzliche Leuchtmittel 29 in einer jeweiligen Reflektorgehäusekammer 23 oder alternativ zu dem oben liegenden Leuchtmittel 29 auch an der rückwärtigen Reflektorgehäusewand 15a sitzen können.
Im Betrieb erzeugen die Leuchtmittel 29 vorzugsweise in Form der LEDs 29' und gegebenenfalls die darüber ausgeleuchtete Reflektorrückwand 15a bekanntermaßen eine entsprechende Wärme, worüber die im Reflektorgehäuseinnenraum 21 befindliche Luft aufgeheizt wird.
Die entsprechend aufgeheizte Luft steigt nach oben hin in Richtung Reflektorgehäusedecke 15b auf und wird durch die LEDs aufgewärmte Luft in Richtung Scheibe weiterbewegt, wie dies gemäß den Umströmungslinien 39 innerhalb des Reflektorgehäuseinnenraums 21 in 8b dargestellt ist.
Erreicht die so aufgeheizte und erwärmte Luft die Frontscheibe 11, die von der Außenseite her auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, so hat dies zur Folge, dass die erwärmte Luft nunmehr auf der Innenseite der Scheibe 11 abkühlt und daraufhin aufgrund des höheren Gewichtes nach unten hin absinkt, um dann wieder benachbart zum Reflektorgehäuseboden 15c in Richtung Reflektorgehäuserückwand 15e weiterzuströmen.
Mit anderen Worten stellt also bei der erfindungsgemäßen Lösung die frontseitige lichtdurchflutete Scheibe 11 eine Wärmesenke 111 dar, wohingegen die Innenbereiche des Reflektorgehäuses vor allem im Bereich der Leuchtmittel 29, d.h. vor allem auch im Bereich der rückwärtigen Reflektorgehäusewand 15a und/oder benachbart dazu an der Unterseite der obenliegenden Reflektorgehäusedecke 15b eine Wärmequelle definieren, so dass zwischen der Wärmequelle 211 und der Wärmesenke 111 die erläuterte Umwälzung gemäß den Strömungslinien 45 in 8b erzeugt wird.
Von daher ergibt sich eine eine Kühlwirkung erzeugende Umwälzung 43 der Luft im Reflektorgehäuseinnenraum 21, die so stark ist, dass die über die Scheibe 11 bewirkte Kühlung der Luft letztlich auch zur Kühlung der gesamten Scheinwerferanordnung vorzugsweise in Form der LEDs und somit zur Kühlung des gesamten Scheinwerfergehäuses 1 ausreichend ist.
Die erfindungsgemäße Umwälzung der Luft unter Erzeugung des erwünschten Kühleffektes lässt sich aber nur dann realisieren, wenn neben der überwiegend eher vertikal ausgerichteten Frontscheibe 11 (deren Vertikalerstreckung auch bei geneigter Ausrichtung größer ist als deren Horizontalerstreckung) auch die dieser Frontscheibe gegenüberliegende rückwärtige Reflektorgehäusewand 15a, 15'a aus einem Material gebildet ist oder ein Material umfasst, welches gut bis sehr gut wärmeleitfähig ist.
Ist das Reflektorgehäuse und insbesondere die Reflektorgehäuserückwand 15a beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet, so sollte diese aus Kunststoff gebildete oder Kunststoff mit umfassende Reflektorgehäuserückwand eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10, 11, 12, 13, 14 oder 15 W/mK aufweisen. Dies ist deutlich höher als die Wärmeleitfähigkeit von herkömmlichen Kunststoffen, die beispielsweise bei 0,2 bis 0,5 W/mK liegen.
Im Rahmen der Erfindung könnten auch besonders gut wärmeleitfähige Kunststoffe verwendet werden, die beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von 15 bis 20 W/mK aufweisen.
Der Kühleffekt wird umso besser, je höher die Wärmeleitfähigkeit ist. Von daher wird bevorzugt zumindest eine Reflektorrückwand, d.h. die Reflektorgehäuserückwand 15a, 15'a und eine gegebenenfalls zusätzlich vorgesehene und in der Regel mit der Reflektorgehäuserückwand verbundene Reflektorgehäusedecke 15b, 15'b verwendet, die aus einem Metall oder zumindest in einem ausreichenden Umfang aus Metall besteht oder Metall umfasst. Als bevorzugteste Variante wird im Rahmen der Erfindung Magnesium für die Reflektorgehäuserückwand und gegebenenfalls die zusätzlich vorgesehene Reflektorgehäusedecke verwendet. Bei Verwendung von Magnesium lassen sich Wärmeleitfähigkeiten von über 50 W/mK, insbesondere von über 55, 60, 65 oder sogar 70 W/mK erzielen. Bei anderen Materialien kann dieser Wert noch höher liegen, beispielsweise über 75, 80, 85, 90, 95 oder 100 W/mK. Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium liegt beispielsweise zwischen 100 bis 120 W/mK. Unter Verwendung eines derartigen Materials an der Rückwand des Reflektorgehäuseraums 21 wird also eine starke Erwärmung durch die Leuchtmittel 29, 29' erzielt, wodurch an dieser eine ausreichende vertikale Komponente (mit einer Steigung von zumindest 30°, insbesondere zumindest 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85° oder sogar von 90° gegenüber der Horizontalen) aufweisenden Rückwand eine starke Erwärmung eintritt, wodurch die erwärmte Luft im Bereich der Reflektorgehäuserückwand 15a aufsteigt und dann an der Unterseite der Decke in Richtung Lampenglas 11 strömt und durch die dort gebildete Wärmesenke gekühlt wird und absinkt.
Mit anderen Worten bildet vor allem die voneinander in der Regel horizontal beabstandeten und mit einer vertikalen Komponente ausgestattete Reflektorgehäuserückwand und die Glasscheibe die „Motoren“, die zum einen eine Wärmequelle und zum anderen eine Wärmesenke bilden, wodurch die Umwälzbewegung der Luft im Inneren des Reflektorgehäuseraumes 21 erzeugt wird. Hierdurch kann auf zusätzliche Kühlungsmaßnahmen verzichtet werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist also sichergestellt, dass die von den Leuchtmitteln entstehende Wärme optimal abgeführt werden kann. Die Kühlung wird erfindungsgemäß lediglich durch die frontseitige Scheibe 11, also das Scheinwerferglas bewirkt. Im hinteren Bereich des Scheinwerfergehäuses ist üblicherweise der Motorraum mit dem darin vorgesehenen Motor vorgesehen, so dass sich dadurch der Aufnahmeraum, in welchem sich das Scheinwerfergehäuse 1 befindet, zusätzlich erwärmen kann. Der hintere Teil des Scheinwerfergehäuses 1, der dem Motorraum zugewandt ist, kann dabei durchaus auf Temperaturen bis zu 100°C erwärmt werden. Der Teil am Bereich der frontseitigen Scheibe weist dagegen Temperaturen von beispielsweise lediglich 50°C auf. Diese Wärmedifferenz kann also erfindungsgemäß zur Kühlung ausgenutzt werden, um durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Scheinwerfergehäuses mit dem darin platzierten Reflektorgehäuse den erläuterten umwälzenden Luftstrom zu erzeugen, der die Wärme von der Wärmequelle (LEDs) zur Kühlung in Richtung der frontseitigen Scheibe 11 transportiert. Durch die konstruktiv bedingte erzeugte Luftzirkulation kann also die gewünschte Kühlung der Leuchtmittelanordnung einschließlich der Elektrik/Elektronik bewirkt werden, ohne dass zusätzliche aktive Kühlkomponenten wie elektrisch betriebene Lüfter notwendig sind. Es sind ferner auch keine zusätzlichen Kühlkörper notwendig, die häufig zwischen der Reflektoranordnung und der bevorzugt rückwärtigen Gehäusewand der Scheinwerferanordnung angeordnet sind, um hier Wärme abzuführen. Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Lösung zwischen der Reflektorgehäuserückwand und der Scheinwerfergehäuserückwand ein Abstandsraum gebildet, in dem in der Regel keine weiteren Komponenten untergebracht sind.
Die erläuterte Querschnittsfigur 8a, 8b (Vertikalschnitt durch die Scheinwerferanordnung) gibt eine Darstellung wieder, wie sie längs der Linie VIII-VIII in 6 eingezeichnet ist.
Abweichend zu der erläuterten Querschnittsdarstellung gemäß 8a und 8b wird noch auf die 9a, 9b und 9c verwiesen, die ebenfalls schematische vertikale Querschnittsdarstellungen durch die erfindungsgemäße Scheinwerfer-Gehäuseanordnung mit innenliegendem Reflektorgehäuse 15 zeigen, die sich jedoch in der Dimensionierung und Ausbildung und Führung der einzelnen Wände und Wandabschnitte voneinander unterscheiden. Dabei ist die Darstellung gemäß 9a entsprechend der Schnittdarstellung längs der Linie IXa-IXa in 6, die Darstellung gemäß 9b entsprechend der Schnittdarstellung längs der Linie IXb-IXb in 6 und die vertikale Querschnittsdarstellung gemäß 9c entsprechend der Schnittlinie IXc-IXc in 6 gebildet.
Dies soll nur verdeutlichen, dass hier unterschiedlichste Gehäuseformen für das Scheinwerfergehäuse 1 und/oder das Reflektorgehäuse 15 nicht nur zum Einsatz kommen können, sondern dass die entsprechende Scheinwerferanordnung für jede der einzelnen Scheinwerferkammern eine unterschiedliche Geometrie aufweisen können. 9c zeigt dabei eine Variante mit zwei übereinander liegenden Reflektorgehäusekammern 23d und 23e, die durch einen eher horizontal oder mit horizontaler Komponente verlaufenden Trennwandabschnitt 25c voneinander getrennt sind.
Die erläuterten Ausführungsbeispiele zeigen eine Variante, bei der ein einteiliges Reflektorgehäuse unter Bildung von bevorzugt mehreren Reflektorgehäusekammern verwendet wird, welches vorzugsweise als einteiliges und/oder integrales Stück gefertigt werden kann, zumindest in seiner Grundfunktion. Es wird nachträglich im Gehäuseinnenraum 7 des Scheinwerfergehäuses 1 eingebaut und stellt also ein separates Bauteil dar.
Allerdings ist es auch möglich, dass nicht nur ein Reflektorgehäuse, sondern mehrere Reflektorgehäuse, insbesondere separate Reflektorgehäuse vorgesehen sind, die jeweils für sich genommen zumindest eine oder zwei oder mehrere Reflektorgehäusekammern 23 umfassen. Im Extremfall wäre es sogar möglich, mehrere Reflektorgehäuse vorzusehen, die jeweils eine Reflektorgehäusekammer aufweisen. Diese müssten dann separat im Gehäuseinnenraum 7 des Scheinwerfergehäuses 1 montiert werden. Alle diese separaten Reflektorgehäuse 15 oder Reflektorgehäusekammern 23 könnten auf einem gemeinsamen Träger oder auf separaten Trägern angeordnet sein, die auch einzeln und unabhängig zueinander verstellt werden können. Beschränkungen in technischer Hinsicht bestehen insoweit nicht. Durch derartige Maßnahmen könnten also einzelne Leuchtmittel 29/LEDs 29' mit der ihnen zugehörigen Reflektorgehäusekammer 23 individuell ausgerichtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014004057 U1 [0006]
EP 3213961 A1 [0007]
DE 102006001711 A1 [0009]
US 8562174 B2 [0009]
DE 102006057570 A1 [0010]

Claims

Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen - einem Scheinwerfergehäuse (1), welches eine rückwärtige Gehäusewand (1a), eine oben liegende Gehäusedecke (1b), einen unten liegende Gehäuseboden (1c) und seitlich zueinander versetzt liegende Gehäuseseitenwände (1d, 1e) umfasst, - mit einer frontseitigen, für Lichtstrahlen durchlässige Scheibe (11), - das mit der Scheibe (11) verschlossene Scheinwerfergehäuse (1) umfasst einen Gehäuseinnenraum (7), - im Gehäuseinnenraum (7) ist eine Reflektoranordnung (13) mit zumindest einem Leuchtmittel (29) vorzugsweise in Form einer LED (29') vorgesehen, - mit einer Kühleinrichtung zur Ableitung der in dem Scheinwerfergehäuse (1) erzeugten Wärme beim Betrieb des zumindest einen Leuchtmittels (29), gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale - die Kühleinrichtung umfasst eine Wärmesenke (111), die durch die Scheibe (11) definiert ist, - die Reflektoranordnung (13) umfasst ein Reflektorgehäuse (15) mit einer Reflektorgehäuserückwand (15a) und einer oben liegende Reflektorgehäusedecke (15b) sowie vorzugsweise einem Reflektorgehäuseboden (15c) und vorzugsweise seitlich versetzt zueinander liegende Reflektorgehäuseseitenwänden (15b, 15c), wodurch gegenüberliegend zur Reflektorgehäuserückwand (15a) eine Reflektorgehäuseöffnung (oder ein offener Reflektorgehäusebereich) in dem Reflektorgehäuse (15) gebildet ist, - das Reflektorgehäuse (15) ist in dem Scheinwerfergehäuse (1) positioniert oder der Reflektorgehäusebereich und eingebaut, derart, dass die Reflektorgehäuseöffnung in Richtung Scheibe (11) des Scheinwerfergehäuses (1) weist und benachbart dazu zu liegen kommt, - das Reflektorgehäuse (15) weist im Reflektorgehäuseinnenraum (21) zumindest eine Reflektorgehäusekammer (23) auf, deren Innenwandflächen zumindest abschnittsweise mit einer reflektierenden Materialschicht überzogen sind oder eine reflektierende Materialschicht aufweisen, - das Reflektorgehäuse (15) ist in dem Scheinwerfergehäuse (1) so eingebaut, dass das Reflektorgehäuse (15) gegenüber dem Scheinwerfergehäuse (1) beabstandet ist und mittels einer Halte- und Trageinrichtung gegenüber dem Scheinwerfergehäuse (1) gehalten und montiert ist, - zumindest die Reflektorgehäuserückwand (15a) und gegebenenfalls auch die zusätzlich vorgesehene Reflektorgehäusedecke (15b) bestehen aus einem gut wärmeleitfähigen Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W/mK, und - die Reflektorgehäuserückwand (15a) ist im Abstand gegenüberliegend zur Scheibe (11) derart angeordnet, dass im Betrieb des zumindest einen Leuchtmittels (29) und der dadurch bedingten Erwärmung der Reflektorgehäuserückwand (15a) durch die erwärmte Reflektorgehäuserückwand (15a) eine Wärmequelle und durch die Scheibe (11) eine Wärmesenke (111) gebildet ist und dabei die Reflektorgehäuserückwand (15a) und die Scheibe (11) so angeordnet und/oder ausgestattet sind, dass durch die dadurch gebildete Wärmequelle (211) und die dadurch gebildete Wärmesenke (111) eine Luftumwälzung (43) im Reflektorinnenraum (21) erzeugt wird, bei der die durch das zumindest eine Leuchtmittel (29) erwärmte Luft innerhalb der Reflektorgehäusekammer (23) benachbart zur Reflektorgehäusewand (15a) aufsteigt, zur Scheibe (11) abgekühlt wird und dadurch absinkt, um dann in Richtung Reflektorgehäuserückwand (15a) zurückzuströmten und dort durch die von dem zumindest einen Leuchtmittel (29) erzeugte Wärme erneut aufzusteigen.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) lediglich über Montage- und/oder Haltestege oder - Einrichtungen (27) im Scheinwerfergehäuse (1) gehalten, montiert und/oder abgestützt ist.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage- und/oder Halteeinrichtung (27) eine Steuerungseinrichtung umfasst, mittels der das Reflektorgehäuse (15) im Scheinwerfergehäuse (1) in Vertikalrichtung oder mit Vertikalkomponente und/oder in Horizontalrichtung oder mit Horizontalkomponente zumindest in einem bestimmten Winkelbereich verstellbar ist.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) einteilig ausgebildet ist und vorzugsweise mehrere Reflektorgehäusekammern (23) umfasst, in dem jeweils zumindest ein Leuchtmittel (29) vorzugsweise in Form zumindest einer LED (29') untergebracht ist.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) mehrteilig ausgebildet ist und die mehreren Reflektorgehäuseteile jeweils zumindest eine Reflektorgehäusekammer (23) umfassen, in deren jeweils zumindest ein Leuchtmittel (29), vorzugsweise in Form einer LED (29'), positioniert ist.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) eine Reflektorgehäuserückwand (15a) und eine Reflektorgehäusedecke (15b) und einen Reflektorgehäuseboden (15c) umfasst, wobei das Reflektorgehäuse (15) mit seiner Reflektorgehäuseöffnung in Richtung Scheibe (11) ausgerichtet angeordnet ist.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Leuchtmittel (29), vorzugsweise in Form zumindest einer LED (29'), vor der Reflektorgehäuserückwand (15a) und/oder auf der Unterseite der Reflektorgehäusedecke (15b) positioniert ist.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) aus Kunststoff, aus Thermoplasten oder Duroplasten oder aus Metall besteht oder eines dieser Materialien umfasst, vorzugsweise aus Magnesium besteht oder Magnesium umfasst.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) oder zumindest die Reflektorgehäuserückwand (15a) aus gut wärmeleitfähigem Material gebildet ist oder gut wärmeleitfähiges Material derart umfasst, dass das Reflektorgehäuse (15) oder zumindest die Reflektorgehäuserückwand (15a) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die zumindest 10 W/mK, vorzugsweise zumindest 12,5, 15, 17,5 oder zumindest 20 W/mK beträgt und dabei vorzugsweise aus Kunststoff gebildet ist oder Kunststoff umfasst.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Reflektorgehäuse (15) oder zumindest die Reflektorgehäuserückwand (15a) aus gut wärmeleitfähigem Material gebildet ist oder gut wärmeleitfähiges Material derart umfasst, dass das Reflektorgehäuse (15) oder zumindest die Reflektorgehäuserückwand (15a) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die zumindest 30 W/mK, insbesondere zumindest 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder zumindest 100 W/mK beträgt und dabei vorzugsweise aus Metall gebildet ist oder Metall umfasst, insbesondere Magnesium umfasst oder aus Magnesium gebildet ist.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) oder zumindest die Reflektorgehäuserückwand (15a) ein Metall oder eine metallische Legierung aufweist oder umfasst, deren Wärmeleitfähigkeit zumindest 100 W/mK beträgt, vorzugsweise 105, 110, 115 oder 120 W/mK, und dabei vorzugsweise aus Aluminium gebildet ist oder Aluminium umfasst.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorgehäuse (15) als Magnesium-Spritzgussteil hergestellt ist.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die über das zumindest eine Leuchtmittel (29) ausgeleuchtete Reflektorgehäusefläche an der jeweiligen Reflektorgehäuserückwand (15a), die der Scheibe (11) zugewandt liegt, mit einer die Reflexionswirkung erhöhenden Reflexionsschicht überzogen ist, vorzugsweise aus Aluminium.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb der vorzugsweise aus LEDs (29') bestehenden Leuchtmittel (29) Leiterplatten (31) gegebenenfalls mit Treiberschaltungen zugeordnet sind, die auf der Oberseite der der Unterseite der Reflektorgehäusedecke (15b) oder auf der Rückseite oder Vorderseite der Reflektorgehäuserückwand (15a) oder auf der Unterseite des Reflektorgehäusebodens (15c) positioniert sind.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmittel (29) in Form der LEDs (29') benachbart zu einer Leiterplatte (31) angeordnet und vorzugsweise über Bonddrähte damit verbunden sind, oder dass die LEDs (29') auf einer ihnen zugeordneten Leiterplatte (31) sitzen.
Scheinwerferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung ventilatorfrei ausgebildet ist.