DE202016104948U1

DE202016104948U1 - Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer

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Publication number: DE202016104948U1
Application number: DE202016104948.2U
Authority: DE
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2026-09-09
Also published as: AT517650A1; AT517650B1

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, aufweisend zumindest eine Lichtquelle (3) und eine Kühlungsvorrichtung zur Kühlung der zumindest einen Lichtquelle (3), wobei die Kühlungsvorrichtung einen Solid-State Lüfter (4a) aufweist, wobei die Kühlungsvorrichtung ferner einen Kühlkörper (4b) aufweist, der mit dem Solid-State Lüfter (4a) verbunden ist, wobei der Solid-State Lüfter (4a) dergestalt angeordnet ist, dass der durch den Solid-State Lüfter (4a) erzeugte Luftstrom an der zumindest einen Lichtquelle (3) vorbei hin zu dem Kühlkörper (4b), vorzugsweise zwischen Kühlrippen des Kühlkörpers (4b), strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4b) zumindest einen Aufnahmebereich (4b‘) zur Aufnahme des Solid-State Lüfters (4a) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (4b‘) in einem unteren Abschnitt des Kühlkörpers (4b), vorzugsweise innerhalb des untersten Drittels der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers (4b), angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, aufweisend zumindest eine Lichtquelle und eine Kühlungsvorrichtung zur Kühlung der zumindest einen Lichtquelle. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Kühlungsvorrichtungen bekannt geworden, mit denen Lichtquellen von Beleuchtungsvorrichtungen gekühlt werden können. Solche Kühlungsvorrichtungen umfassen typischerweise einen Kühlkörper, um Wärme an ein den Kühlkörper umgebendes Medium abzugeben. Zur Verbesserung der Kühlleistung eines solchen Kühlkörpers werden häufig Lüfter eingesetzt, die dazu eingerichtet sind, Luft durch Rotation von Rotorblättern eines Rotors hin zu dem Kühlkörper zu lenken. Solche Lüfter weisen bewegte Teile auf, die entsprechend angetrieben, gelagert und gesteuert werden müssen. Einzelne Komponenten dieser Lüfter unterliegen einem mehr oder minder hohen Verschleiß. Außerdem weisen Lüfter der genannten Bauart einen beträchtlichen Platzbedarf auf und lassen sich nur in geringem Ausmaß miniaturisieren. Zudem kann in einigen Anwendungen die Geräuschentwicklung dieser Lüfter störend wahrgenommen werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die eine effektive Kühlung aufweist, die die oben genannten Nachteile (des Standes der Technik) überwindet.
Diese Aufgabe wird mit einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die Kühlungsvorrichtung ein Lüfter aufweist, der eine Luftbewegung durch Ausnutzung des elektroaerodynamischen Phänomens des Ionenwinds beruht und keine beweglichen Teile aufweist (sog. Solid-State Lüfter). Dank der Erfindung wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit hocheffektiver Kühlung geschaffen, die ohne den Einsatz von bewegten Bauteilen auskommt. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann kompakt dimensioniert und geräuschlos betrieben werden und weist eine hohe Haltbarkeit auf.
Unter dem Ausdruck „Solid-State-Lüfter“ (auch „Solid-State-Fan“ genannt), wird ein Lüfter verstanden, der dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom durch gezielte Ionisierung von Luft zu erzeugen. Solche Lüfter weisen keine bewegten Teile auf. Der erzeugte Luftstrom wird in Fachkreisen auch als „elektrischer Wind“ bezeichnet. Der Solid-State-Lüfter weist zur Erzeugung des Luftstromes zumindest zwei Elektroden auf, typischerweise eine spitze und eine abgerundete Elektrode, wobei an den Elektroden eine Spannungsdifferenz (vorzugsweise eine konstante Spannung) angelegt wird, die so hoch gewählt ist, dass die Luft zwischen den Elektroden zumindest teilweise ionisiert wird. Die ionisierten Luftbestandteile bewegen sich hin zu der entgegengesetzt polarisierten (typischerweise stumpfen) Elektrode und erzeugen dabei einen Luftstrom, der umgebende Luftbestandteile mitbewegt, wodurch eine Kühlwirkung erzielt werden kann. Der Solid-State-Lüfter kann daher ebenso als „elektrostatischer Lüfter“ bezeichnet werden. Nähere Informationen zu dem Funktionsprinzip eines solchen Lüfters sind beispielsweise aus dem Publikationsdokument „Electrostatic Fluid Accelerator and Air Purifier – The Second Wind" (I.A. Krichtafovitch et al., University of Washington) sowie aus dem Patentdokument EP 1 153 407 B1 bekannt geworden. Weitere Kühlungsvorrichtungen sind aus den Dokumenten EP 2236914 A1 , DE 10 2014 215 489 A1 sowie WO 2011019806 A2 bekannt geworden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung ferner ein der zumindest einen Lichtquelle nachgeordnetes optisches System zur Erzeugung einer definierten Lichtverteilung, vorzugsweise einer Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung, aufweist. Dabei wird Licht wird von der zumindest einen Lichtquelle in das optische System eingekoppelt. Möglichkeiten zur Kühlung sowie ein Verfahren zur Temperaturregulierung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers sind aus dem Dokument AT 507082 B1 bekannt geworden.
Zudem kann vorgesehen sein, dass das optische System zumindest einen Reflektor aufweist, der die zumindest eine Lichtquelle zumindest teilweise umgibt und vorzugweise dazu eingerichtet ist, eine Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung zu erzeugen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das optische System zumindest eine Linse, vorzugsweise eine Projektionslinse, zur Erzeugung einer definierten Lichtverteilung, vorzugsweise einer Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung, aufweist.
Zur weiteren Verbesserung der Kühlungsleistung der Kühlungsvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühlungsvorrichtung ferner einen Kühlkörper aufweist, der mit dem Solid-State Lüfter verbunden ist, wobei der Solid-State Lüfter dergestalt angeordnet ist, dass der durch den Solid-State Lüfter erzeugte Luftstrom an der zumindest einen Lichtquelle vorbei hin zu dem Kühlkörper, vorzugsweise zwischen Kühlrippen des Kühlkörpers, strömt. Die Kühlrippen können vorzugsweise vertikal orientiert sein. Zudem ist vorgesehen, dass der Kühlkörper zumindest Aufnahmebereich zur Aufnahme des Solid-State Lüfters aufweist, wobei der Aufnahmebereich in einem unteren Abschnitt des Kühlkörpers, vorzugsweise innerhalb des untersten Drittels der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers, angeordnet ist. Der Solid-State Lüfter ist dabei so angeordnet, dass der Kühlkörper von seiner Unterseite hin zu seiner Oberseite mit Luft durchströmt wird, wobei der Kühlkörper vorzugsweise Kühlrippen aufweist, die in Vertikalrichtung orientiert sind, sodass die Kühlung besonders effizient erfolgen kann.
Positionsangaben wie „oben“ oder „unten“ beziehen sich auf die Einbauposition der Beleuchtungsvorrichtung. Durch Einbringen des erwärmten Luftstroms in den unteren Abschnitt des Kühlkörpers kann die erwärmte Luft in Kühlkörper nahezu vollständig durchströmen. Die Wärmeübertragung hin zu dem Kühlkörper ist dadurch besonders effizient. Außerdem kann zusätzlich Umgebungsluft angesaugt und bewegt werden (entsprechend dem so genannten Kamineffekt).
Besonders günstig kann es sein, wenn die zumindest eine Lichtquelle eine LED ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Lichtquelle eine Laserdiode ist. Die Anzahl der Lichtquellen ist nicht beschränkt. Beispielsweise können zwei, drei, vier oder mehr Lichtquellen (LED und/oder Laserlichtquellen, insbesondere Laserdioden) vorgesehen sein.
Um den durch den Solid-State Lüfter erzeugten Luftstrom weiter zu optimieren, kann vorgesehen sein, dass der Solid-State Lüfter in der Kühlungsvorrichtung, vorzugsweise in einem Kühlkörper, dergestalt gehalten ist, dass die Position und/oder die Orientierung des Solid-State Lüfters in Bezug auf die Kühlungsvorrichtung änderbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Solid-State Lüfter in der Kühlungsvorrichtung verschiebbar gehalten ist, wobei die Verschiebung zumindest um eine, vorzugsweise um zwei quer zueinander orientierte Achsen erfolgt. Zudem kann vorgesehen sein, dass der Solid-State Lüfter in der Kühlungsvorrichtung, vorzugsweise in einem Kühlkörper, schwenkbar gelagert ist, wobei der Solid-State Lüfter vorzugsweise um zwei quer zueinander orientierte horizontale Achsen schwenkbar ist.
Ein weiterer Aspekt Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt
1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
2 eine Draufsicht auf die Beleuchtungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer,
3 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung,
4 eine Schnittdarstellung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Schnittlinie A-A aus 1, und
5 eine Schnittdarstellung einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
1 bis 4 zeigen, wie obig angeführt, unterschiedliche Darstellungen einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die Beleuchtungsvorrichtung weist zumindest eine Lichtquelle 3 und eine Kühlungsvorrichtung 4 zur Kühlung der zumindest einen Lichtquelle 3 auf, wobei die Kühlungsvorrichtung 4 einen Solid-State Lüfter 4a umfasst.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist ein der zumindest einen Lichtquelle nachgeordnetes optisches System 5 zur Erzeugung einer definierten Lichtverteilung, vorzugsweise einer Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung, auf. Das optische System 5 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Reflektor 5a und eine Linse 5b, vorzugsweise eine Projektionslinse, auf, wobei der Reflektor 5a die zumindest eine Lichtquelle 3 zumindest teilweise umgibt. Das optische System 5 ist dazu eingerichtet, eine Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung zu erzeugen.
Die Kühlungsvorrichtung 4 weist ferner einen Kühlkörper 4b auf, der mit dem Solid-State Lüfter 4a verbunden ist, wobei der Solid-State Lüfter 4a dergestalt angeordnet ist, dass der durch den Solid-State Lüfter 4a erzeugte Luftstrom an der zumindest einen Lichtquelle 3 vorbei hin zu dem Kühlkörper 4b, vorzugsweise zwischen Kühlrippen des Kühlkörpers 4b, strömt. Die Kühlrippen sind dabei vorzugsweise vertikal orientiert. Der Kühlkörper 4b weist zumindest einen Bereich und/oder eine Vorrichtung 4c zur Aufnahme des Solid-State Lüfters 4a auf, wobei dieser Aufnahmebereich und/oder eine Aufnahmevorrichtung 4c in einem unteren Abschnitt des Kühlkörpers 4b, vorzugsweise innerhalb des untersten Drittels der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers 4b, angeordnet ist. Der Aufnahmebereich 4c bzw. die Aufnahmevorrichtung 4c kann dazu eingerichtet sein, eine Änderung der Position sowie der Orientierung des Solid-State Lüfters 4a zu ermöglichen, indem dieser beispielsweise wie in 5 gezeigt verdreht und/oder verschoben werden kann, sodass der Abstand 7 sowie die Orientierung zu den zu kühlenden Lichtquellen 3 optimiert werden können, um eine möglichst wirksame Kühlung der Lichtquellen 3 zu realisieren.
Der Solid-State Lüfter 4a ist von der Linse 5b sowie von der zumindest einen Lichtquelle 3 beabstandet, wobei zwischen dem Solid-State Lüfter 4a der Linse 5b ein Hohlraum 6 ausgebildet ist. Der Hohlraum 6 ist nicht in sich geschlossen und erlaubt eine verbesserte Kühlung der Lichtquelle/n 3. Der Solid-State Lüfter 4a ist dazu eingerichtet, die in der Umgebung der Lichtquelle/n 3 erwärmte Luft abzusaugen und durch den Kühlkörper 4b zu lenken. Hierfür kann es in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Solid-State Lüfter 4a schwenkbar gelagert ist und so gezielt ausgerichtet bzw. ausgelenkt werden kann. Diese Variante der Erfindung ist in 5 gezeigt und stimmt abgesehen von der schwenkbaren Lagerung des Solid-State Lüfters 4a mit der Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 überein.
Darin kann der Solid-State Lüfter 4a gegenüber dem Kühlkörper 4b eine vorgebbare Neigung einnehmen, die durch zwei Parameter, beispielsweise durch zwei Neigungswinkel gegenüber den Achsen eines Koordinatensystems, dass in einer horizontalen Bezugsebene zu liegen kommt, festgelegt werden.
In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben.
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

EP 1153407 B1 [0005]
EP 2236914 A1 [0005]
DE 102014215489 A1 [0005]
WO 2011019806 A2 [0005]
AT 507082 B1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Electrostatic Fluid Accelerator and Air Purifier – The Second Wind“ (I.A. Krichtafovitch et al., University of Washington) [0005]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, aufweisend zumindest eine Lichtquelle (3) und eine Kühlungsvorrichtung zur Kühlung der zumindest einen Lichtquelle (3), wobei die Kühlungsvorrichtung einen Solid-State Lüfter (4a) aufweist, wobei die Kühlungsvorrichtung ferner einen Kühlkörper (4b) aufweist, der mit dem Solid-State Lüfter (4a) verbunden ist, wobei der Solid-State Lüfter (4a) dergestalt angeordnet ist, dass der durch den Solid-State Lüfter (4a) erzeugte Luftstrom an der zumindest einen Lichtquelle (3) vorbei hin zu dem Kühlkörper (4b), vorzugsweise zwischen Kühlrippen des Kühlkörpers (4b), strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4b) zumindest einen Aufnahmebereich (4b‘) zur Aufnahme des Solid-State Lüfters (4a) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (4b‘) in einem unteren Abschnitt des Kühlkörpers (4b), vorzugsweise innerhalb des untersten Drittels der vertikalen Erstreckung des Kühlkörpers (4b), angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) ferner ein der zumindest einen Lichtquelle (3) nachgeordnetes optisches System zur Erzeugung einer definierten Lichtverteilung, vorzugsweise einer Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung, aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System zumindest einen Reflektor (5a) aufweist, der die zumindest eine Lichtquelle (3) zumindest teilweise umgibt und vorzugweise dazu eingerichtet ist, eine Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung zu erzeugen.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System zumindest eine Linse (5b), vorzugsweise eine Projektionslinse, zur Erzeugung einer definierten Lichtverteilung, vorzugsweise einer Abblendlichtverteilung oder einer Fernlichtverteilung, aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (3) eine LED ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (3) eine Laserdiode ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Solid-State Lüfter (4a) in der Kühlungsvorrichtung, vorzugsweise in einem Kühlkörper (4b), dergestalt gehalten ist, dass die Position und/oder die Orientierung des Solid-State Lüfters (4a) in Bezug auf die Kühlungsvorrichtung änderbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Solid-State Lüfter (4a) in der Kühlungsvorrichtung verschiebbar gehalten ist, wobei die Verschiebung zumindest um eine, vorzugsweise um zwei quer zueinander orientierte Achsen erfolgt.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Solid-State Lüfter (4a) in der Kühlungsvorrichtung, vorzugsweise in einem Kühlkörper (4b), schwenkbar gelagert ist, wobei der Solid-State Lüfter (4a) vorzugsweise um zwei quer zueinander orientierte horizontale Achsen schwenkbar ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.