EP1749171A1 - Scheinwerfer mit wärmetauscher zur kühlung von leuchtmitteln - Google Patents

Scheinwerfer mit wärmetauscher zur kühlung von leuchtmitteln

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EP1749171A1
EP1749171A1 EP05742660A EP05742660A EP1749171A1 EP 1749171 A1 EP1749171 A1 EP 1749171A1 EP 05742660 A EP05742660 A EP 05742660A EP 05742660 A EP05742660 A EP 05742660A EP 1749171 A1 EP1749171 A1 EP 1749171A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air guide
guide section
headlight
lamps
separating element
Prior art date
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EP05742660A
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English (en)
French (fr)
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Guido Buthe
Sabine DREIHÖFER
Matthias Kalwa
Ulrich KÖHLER
Ralf Rochotzki
Erik Woldt
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Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella KGaA Huek and Co
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Publication date
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Publication of EP1749171A1 publication Critical patent/EP1749171A1/de
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Publication of EP1749171B1 publication Critical patent/EP1749171B1/de
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a headlamp, in particular a motor vehicle headlamp with the features of the preamble of claim 1.
  • Such a headlight is known for example from the publication with the publication number DE 102 13 680 AI.
  • a cooling circuit is provided, in which the air heated by the illuminant is sucked out of the housing of the headlight by means of a pressure unit, it is a blower, and is passed over a heat exchanger to cool the air. At the heat exchanger, the air is then transported back into the headlight housing.
  • a disadvantage of the headlamp disclosed in the publication is that regardless of the temperature that the air has in the housing headlamp and regardless of the current cooling capacity of the heat exchanger, the pressure unit is switched on with the same output.
  • the cooling capacity of the heat exchanger depends to a large extent on the temperature and the flow rate of the cooling medium with which the heat exchanger is flown to cool the air transported in the cooling circuit. Due to the constant operation of the printing unit, printing units with a long service life are required, which leads to increased costs.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a headlight in which the printing unit is not so heavily used.
  • Such a headlight has a means for regulating and / or controlling the printing unit.
  • the means for regulating and / or controlling the pressure unit can be used to set the output of the pressure unit in accordance with the temperature of the air circulated in the headlight or the secondary-side cooling medium and / or in accordance with the flow velocity on the secondary side of the heat exchanger.
  • Such a headlight advantageously has at least one sensor for the flow rate and / or one
  • Temperature sensor which is connected to the means for controlling and / or regulating. Depending on the flow velocity measured by the sensor or the temperature measured by the temperature sensor, the means for controlling and / or regulating the output of the
  • Adjustable pressure unit For example, the ambient air can flow against the secondary side of the heat exchanger, the flow speed changing as a function of the speed of the motor vehicle in which the headlight can be installed.
  • the air in the headlamp must be circulated at a higher speed than, for example, when the outside temperature is lower and the vehicle's speed is very high.
  • Temperature sensors can also be suitable to the
  • a housing of the heat exchanger, a holder for the pressure unit and a housing of the pressure unit can preferably be produced from the same plastics as a housing of the headlamp itself.
  • the material can be PP-TV, for example.
  • the housing of the heat exchanger and the housing of the blower can be an integral part of the housing of the headlamp. Furthermore, it is advantageous if a possibility is provided in the heat exchanger for removing liquid which precipitates in the housing of the headlight.
  • a drainage opening provided for this purpose can simultaneously serve as a pressure compensation opening for the headlight housing.
  • the heat exchanger can be connected to a low-temperature cooling circuit, for example of an air conditioning system.
  • a headlight is also known from the prior art, in which the air flow is directed in such a way that it is directed past the lamps and / or heat sinks of the lamps. This results in better heat dissipation from the lamps and the heat sinks.
  • the headlight as disclosed in the publication DE 198 14 300 AI, has passage openings in its housing, which enables an air exchange between the surroundings of the headlight and the headlight interior. For example, when the motor vehicle is traveling, the headlight can flow against the headlight, which then enters the housing of the headlamp, is guided past the illuminants in order to cool them and then exits again through further openings.
  • a disadvantage of this headlight is that moisture and dirt can penetrate into the headlight through the openings in the housing. However, this is not desirable.
  • the invention is therefore also based on the object of developing the headlight known from the publication DE 198 14 300 in such a way that moisture can no longer enter the headlight housing.
  • Such a headlamp has, in addition to the features mentioned in the preamble of claim 1, a first air guide section, a second air guide section, a third air guide section, first lamps and second lamps.
  • the first air guide section is connected to the pressure side of the pressure unit in terms of flow technology.
  • the first illuminants are arranged on a first separating element which has passage openings in the region of the first illuminants for fluidic connection of the first air guide section to the second air guide section. Otherwise, the first separating element separates the first air guide section from the second air guide section.
  • the second illuminants are arranged on a second separating element which has passage openings in the region of the second illuminants for fluidic connection of the second air guide section to the third air guide section. Otherwise, the second separating element separates the second air guide section from the third air guide section.
  • the third air duct section is also Fluidically connected to the suction side of the pressure unit via the heat exchanger.
  • the invention makes use of the more extensive knowledge to use that not all lamps must be cooled equally by the parallel • heat exchanger cooled air. It is therefore quite possible to group lamps in such a way that the first lamps are flowed to first, while only then the second lamps are flowed with with the air already heated by the first lamps.
  • the air guide sections arranged one behind the other are provided in the invention.
  • All or part of the air guide sections can be formed by one or more air guide channels. These air guide channels can in turn be formed by pipes and / or hoses.
  • the first illuminants and / or the second illuminants can be arranged in the passage openings of the first separating element or the second separating element or can protrude into these passage openings.
  • the first lamps and / or the second lamps can also be connected to a heat sink.
  • the heat sinks can then be arranged in the passage openings of the separating elements or protrude into these passage openings.
  • the first separating element and / or the second separating element can be arranged pivotably in the housing, so that it is possible to pivot the first and / or the second illuminants in the housing in order to change the direction from which Headlights emerging light to change, for example, for headlight range control.
  • individual illuminants can also be pivotally mounted on the separating elements. This can be advantageous for a headlight with a so-called cornering light.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first headlight according to the invention in section
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second headlight according to the invention in section
  • FIG. 3 shows a lamp arranged pivotably in a headlight according to the invention
  • FIG. 5 shows a heat exchanger of a further headlight according to the invention
  • FIG. 6 shows a section through an inner tube of a heat exchanger according to FIG. 5 in an alternative embodiment
  • 7 shows a section through the inner tube of a heat exchanger according to FIG. 5 in a further alternative embodiment.
  • the headlamp according to the invention shown in FIG. 1 has a housing 13, 14 which consists of a lower housing part 13 and an upper housing part 14, the upper housing part being transparent and allowing the light generated by lamps 6, 7 to emerge from the headlamp housing 13, 14 ,
  • An outlet opening for a heat exchanger 2 is provided in the lower housing part.
  • the heat exchanger 2 serves to remove the heat generated by the lamps 6, 7 when the light is generated from the housing of the headlight 6, 7.
  • the heat exchanger 2 is connected to the suction side of a pressure unit 1, in the present case it is a blower.
  • the pressure side of the pressure unit 1 is connected to a first air guide section 3 of the headlight.
  • the air guiding area 3 is delimited by a tube 11 and first separating elements 8, which separate the first air guiding area 3 from a second air guiding area 4.
  • the first air guide area 3 is connected to the second air guide area 4 only through passage openings 10 in the first separating element 8.
  • Heat sinks 12 connected to the first illuminants 6 are arranged in the passage openings 10, or the heat sinks 12 partially protrude into the passage openings 10.
  • Lenses 15 are assigned to the first illuminants 6, which bundle the light generated by the first illuminants 6 and direct them in the direction of the transparent housing upper part 14.
  • the air sucked in by the pressure unit 1 from the heat exchanger 2 can be blown past the heat sinks 12 and the first illuminants 6 and into the second air duct region 4 through the through openings 10 during operation of the pressure unit via the first air duct region 3.
  • the cool air sweeps past the heat sink 12 of the first lamps 6 and past these lamps 6 and dissipates heat from the heat sink 12 or the first lamp 6.
  • a third air guiding area 5 is provided.
  • This third air guiding area 5 is delimited by a tube 11 and a second separating element 9.
  • the second separating element 9 has through openings 10.
  • Illuminants, namely second illuminants 7, are also arranged in these passage openings 10. These second illuminants are also connected to a heat sink 12, which protrude into the passage openings 10 of the second separating element 9.
  • One of these second illuminants 7 is assigned a reflector 16, which bundles the light generated by this second illuminant 7 and directs it in a desired direction.
  • the remaining second illuminants 7 are assigned lenses 15, which bundle the light from these illuminants 7 and guide them in the direction of the transparent housing upper part 14.
  • the third air guiding area 5 is not only connected to the second air guiding area 4, but also - as already stated - to the heat exchanger 2. This creates a closed circuit for the air. From one side of the heat exchanger 2, the cold air via the pressure unit through the first air guide area 1 on the first lamps 6 transported past in the second air guide area 4. The air absorbs heat generated by the first lamps 6. The air is then transported from the second air guide area 4 past the second illuminants 7 through the passage openings 10 into the third air guide area 5. The air already heated by the first lamps 6 sweeps past the second lamps 7 and the heat sinks 12 assigned to these second lamps 7 and also absorbs heat from these lamps 7.
  • the air which has been heated further in this way, then reaches the other side of the heat exchanger 2 via the third air-guiding region 5.
  • the air is extracted from the heat, so that cold air is again available in sufficient quantity on the cold air side of the heat exchanger to open up the lamps bring the desired operating temperature.
  • the illuminants are light-emitting diodes, but in principle such a headlight is also conceivable with other illuminants.
  • the headlight according to the invention shown in FIG. 2 has features that correspond at least in their function to the features of the headlight according to FIG. 1. These features are therefore the same in FIG. 2
  • first separating element 8 and a second separating element 9 has a heat exchanger 2, a pressure unit 1, a first air guiding area 3, a second air guiding area 4, a third air guiding area 5, first illuminants 6, second illuminants 7, the illuminants assigned heat sink 12 and lenses 15, and a first separating element 8 and a second separating element 9.
  • the first air guiding area 3 and the second air guiding area 4 are not bounded by a pipe. Rather, the first air guide area 3 and the third air guide area 5 are delimited by the housing 13 and the first separating element 8 or the second separating element 9. A third separating element 23, 24 further delimits the first air guiding area 3 from the third air guiding area 5 and vice versa.
  • the first separating element 8, the second separating element 9 and a first part 23 of the third separating element 23, 24 are connected to one another in one piece.
  • This overall separating element 8, 9, 23 thus formed is rotatably mounted in a pivot bearing 18 on the lower housing part 13 of the housing 13, 14. This enables the headlight to be adjusted, for example.
  • Sealing areas 17 between the first separating element 8 or the second separating element 9 on the one hand and the lower housing part 13 on the other hand and a sliding connection between the first part 23 and a second part 24 of the third separating element 23, 24 ensure that even after or during pivoting of the
  • the desired path of the air from the first air guide section 3 to the second air guide section 4 further into the third air guide section 5 is predetermined and a fluidic short circuit, for example, between the first
  • Air guide section 3 and the third air guide section 5 is excluded, as is a direct transition of the air from the first air guide section 3 to the second air guide section 4, or from the second air guide section 4 to the third air guide section 5, bypassing the Through openings 10. This ensures the constant flow against the heat sink 12 or the first illuminant 6 and the second illuminant 7.
  • FIG. 3 shows a first or second illuminant 6, 7 which is pivotably arranged in a first or second separating element 8, 9.
  • two opposite tabs 25 are provided on the separating element 8, 9 and are arranged on both sides of the passage opening 10 of the separating element 8, 9.
  • the heat sink 20, 21, which is assigned to the illuminant 6, 7, is rotatably attached to these tabs 25. Both the illuminant 6, 7 and the lens 15 assigned to the illuminant are then attached to this heat sink 20, 21.
  • the heat sink 20, 21, 26 has a sleeve-like left section 26 which bears tightly against the separating element 8, 9 via a sealing region 27.
  • the sealing region 27 between the separating element 8, 9 and the left section 26 is formed by a ball or cylindrical surface around the pivot axis 19 of the heat sink. This ensures that air which passes through the through openings 10 is passed through the left section 26 of the heat sink and not between the separating element 8, 9 and the left section
  • Radial webs 21 are provided in the left section 26 of the heat sink 20, 21, 26.
  • the illuminant 6, 7 is fastened to a core in the center of the heat sink.
  • the left section 26 is followed by holding webs in a right section of the heat sink, to which the lens 15 is attached.
  • a pivot lever 22 is articulated, via which a force can be exerted on the heat sink in order to To pivot the heat sink with the attachments attached to it about the pivot axis 19. It is thus possible to change the direction of the light generated by the lighting means 6, 7 by actuating the pivot lever 22. This may be necessary for dynamic cornering lights in motor vehicle headlights, for example.
  • the heat exchanger of a headlamp according to the invention shown in FIG. 4 has first channels 31 and second channels 32 which are guided alternately side by side through the heat exchanger.
  • the second channels 32 serve to transport the air circulated in the headlight, while the first channels 31 serve to receive air from the outside.
  • the air taken in from the outside is passed through the heat exchanger in counterflow to the air circulated in the headlight and the second channels 32.
  • the division into a plurality of first channels 31 and second channels 32 increases the surface area between the first channels 31 and the second channels 32, which enables efficient heat exchange between the channels 31, 32 in a small space.
  • Very thin-walled metal sheets or plastic walls can be used between the channels in order to keep the heat transfer resistance as low as possible.
  • the heat exchanger of a heat exchanger according to the invention shown in FIG. 5 has a first channel 31 through which the outside air is guided in order to cool the air circulated in the headlight through a second channel 32.
  • the first channel 31 is formed by a tube (inner tube) which is surrounded concentrically by a second tube. This second tube is widened at its ends and also lies close to the first tube.
  • the air circulated in the headlight is conveyed into and out of the intermediate space between the first tube and the second tube via lateral connections 32a, 32b.
  • the air flows through the first channel 31 and the second channel 32 are transported in counterflow, so that an efficient cooling of the air circulated in the headlight is possible.
  • the separation between the first and the second channel 31, 32 can also be formed by a ribbed, extruded hollow profile, as is shown in section in FIG. 6.
  • this extruded hollow profile the surface between the first channel and the second channel is increased, which enables a more efficient heat exchange.
  • a pipe folded from sheet metal can be used, as is shown in section in FIG. 7.

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Description

Scheinwerfer mit Wärmetauscher zur Kühlung von Leuchtmitteln
STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein derartiger Scheinwerfer ist beispielsweise aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 102 13 680 AI bekannt. Bei dieser Druckschrift ist ein Kühlkreislauf vorgesehen, bei dem die von dem Leuchtmittel erhitzte Luft mittels eines Druckaggregats, es handelt sich dabei um ein Gebläse, aus dem Gehäuse des Scheinwerfers abgesaugt wird und über einen Wärmetauscher geführt wird, um die Luft zu kühlen. An dem Wärmetauscher wird die Luft dann zurück in das Gehäuse des Scheinwerfers transportiert.
Ein Nachteil des in der Druckschrift offenbarten Scheinwerfers ist, dass unabhängig von der Temperatur, welche die Luft in dem Gehäusescheinwerfer hat, und unabhängig von der aktuellen Kühlleistung des Wärmetauschers das Druckaggregat mit gleicher Leistung eingeschaltet ist. Die Kühlleistung des Wärmetauschers ist dabei in erheblichem Maße davon abhängig, welche Temperatur und welche Strömungsgeschwindigkeit das Kühlmedium hat, mit dem der Wärmetauscher angeströmt wird, um die in dem Kühlkreislauf transportierte Luft zu kühlen. Durch den ständigen Betrieb des Druckaggregats sind Druckaggregate erforderlich, die eine hohe Lebensdauer haben, was zu erhöhten Kosten führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Scheinwerfer vorzuschlagen, bei dem das Druckaggregat nicht so stark beansprucht wird.
VORTEILE DER ERFINDUNG Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein derartiger Scheinwerfer weist ein Mittel zum Regeln und/oder Steuern des Druckaggregats auf.
Durch das Mittel zum Regeln und/oder Steuern des Druckaggregats kann die Leistung des Druckaggregats entsprechend der Temperatur der im Scheinwerfer umgewälzten Luft oder des sekundärseitigen Kühlmediums und/oder entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit an der Sekundärseite des Wärmetauschers eingestellt werden.
Vorteilhaft weist ein derartiger Scheinwerfer zumindest einen Sensor für die Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen
Temperatursensor auf, der mit dem Mittel zum Steuern und/oder Regeln verbunden ist. In Abhängigkeit der vom Sensor gemessenen Strömungsgeschwindigkeit beziehungsweise der von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur ist dann durch das Mittel zum Steuern und/oder Regeln die Leistung des
Druckaggregats regelbar. Beispielsweise kann die Sekundärseite des Wärmetauschers mit der Umgebungsluft angeströmt werden, wobei die Strömungsgeschwindigkeit sich in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, in welchem der Scheinwerfer eingebaut sein kann, ändert. Bei einer hohen Außentemperatur und insbesondere bei Stillstand des Fahrzeugs muss dann die Luft in dem Scheinwerfer mit höherer Geschwindigkeit umgewälzt werden als beispielsweise bei niedrigeren Außentemperaturen und sehr hoher Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Temperatursensoren können ferner dafür geeignet sein, um die
Temperatur der umgewälzten Luft direkt zu erfassen, und um dann die Temperatur dieser umgewälzten Luft zu regeln, um ein Überhitzen der Leuchtmittel zu verhindern. Die Überhitzungsgefahr von Leuchtmitteln wird bei modernen Scheinwerfern insbesondere dann bedeutend, wenn als Leuchtmittel Leuchtdioden verwendet werden. Leuchtdioden vertragen üblicherweise eine Temperatur von ca. 120 bis 130° C. Wird diese Temperatur, die sogenannte Junction-Temperatur, überschritten, werden die Leuchtdioden zerstört.
Vorzugsweise können ein Gehäuse des Wärmetauschers, eine Halterung für das Druckaggregat und ein Gehäuse des Druckaggregats aus denselben Kunststoffen hergestellt werden wie ein Gehäuse des Scheinwerfers selbst. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um PP-TV handeln. Das Gehäuse des Wärmetauschers und das Gehäuse des Gebläses können integraler Bestandteil des Gehäuses des Scheinwerfers sein. Ferner ist es vorteilhaft, wenn im Wärmetauscher eine Möglichkeit vorgesehen ist, um in dem Gehäuse des Scheinwerfers niederschlagende Flüssigkeit abzuführen. Eine dafür vorgesehene Drainageöffnung kann gleichzeitig als Druckausgleichsöffnung für das Scheinwerfergehäuse dienen.
Sekundärseitig kann der Wärmetauscher an einen Niedrigtemperatur-Kühlkreislauf beispielsweise einer Klimaanlage angeschlossen sein.
Aus dem Stand der Technik ist ferner ein Scheinwerfer bekannt, bei dem die Luftströmung so geleitet wird, dass sie direkt an den Leuchtmitteln und/oder Kühlkörpern der Leuchtmittel vorbeigeleitet wird. Dadurch wird eine bessere Abfuhr der Wärme von den Leuchtmitteln und den Kühlkörpern bewirkt. Der Scheinwerfer, wie er in der Druckschrift DE 198 14 300 AI offenbart ist, weist in seinem Gehäuse Durchtrittsöffnungen auf, welche einen Luftaustausch zwischen der Umgebung des Scheinwerfers und dem Scheinwerferinneren ermöglicht. So kann der Scheinwerfer beispielsweise bei einer Fahrt des Kraftfahrzeuges durch den Fahrtwind angeströmt werden, welcher dann in das Gehäuse des Scheinwerfers eintritt, an den Leuchtmitteln vorbeigeführt wird, um diese zu kühlen und anschließend aus weiteren Durchtrittsöffnungen wieder austritt. Ein Nachteil dieses Scheinwerfers ist, dass durch die Durchtrittsöffnungen im Gehäuse Feuchtigkeit und Schmutz in den Scheinwerfer eindringen können. Dieses ist jedoch nicht erwünscht.
Der Erfindung liegt daher ferner die Aufgabe zugrunde, den aus der Druckschrift DE 198 14 300 bekannten Scheinwerfer so fortzubilden, dass Feuchtigkeit in das Scheinwerfergehäuse nicht mehr eintreten kann.
Diese weitere Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer gemäß Anspruch 3 gelöst. Spezielle Ausführungen und Weiterbildungen dieses Scheinwerfers sind in den Unteransprüchen 4 bis 10 beschrieben. Ein derartiger Scheinwerfer weist neben den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen einen ersten Luftleitabschnitt, einen zweiten Luftleitabschnitt, einen dritten Luftleitabschnitt, erste Leuchtmittel und zweite Leuchtmittel auf. Der erste Luftleitabschnitt ist mit der Druckseite des Druckaggregats strömungstechnisch verbunden. Die ersten Leuchtmittel sind an einem ersten Trennelement angeordnet, welches im Bereich der ersten Leuchtmittel Durchtrittsöffnungen zur strömungstechnischen Verbindung des ersten Luftleitabschnitts mit dem zweiten Luftleitabschnitt aufweist. Im übrigen trennt das erste Trennelement den ersten Luftleitabschnitt vom zweiten Luftleitabschnitt. Die zweiten Leuchtmittel sind an einem zweiten Trennelement angeordnet, welches im Bereich der zweiten Leuchtmittel Durchtrittsöffnungen zur strömungstechnischen Verbindung des zweiten Luftleitabschnitts mit dem dritten Luftleitabschnitt aufweist. Im übrigen trennt das zweite Trennelement den zweiten Luftleitabschnitt von dem dritten Luftleitabschnitt . Der dritte Luftleitabschnitt ist außerdem über den Wärmetauscher strömungstechnisch mit der Saugseite des Druckaggregats verbunden. Ein derartiger Scheinwerfer vereint zum Einen das Konzept des geschlossenen Kühlkreislaufs, wie es grundsätzlich aus der Druckschrift DE 102 13 680 AI bekannt ist mit der Idee, die zu kühlenden Leuchtmittel und deren
Kühlkörper gezielt mit dem Kühlmedium anzuströmen. Dabei macht sich die Erfindung die weitergehende Erkenntnis zu nutze, dass nicht alle Leuchtmittel parallel gleichermaßen durch den •Wärmetauscher gekühlte Luft gekühlt werden müssen. So ist es durchaus möglich, Leuchtmittel so zu gruppieren, dass erste Leuchtmittel zuerst angeströmt werden, während erst im Anschluss daran die zweiten Leuchtmittel mit dem dann bereits durch die ersten Leuchtmittel angewärmten Luft angeströmt werden. Um dieses Konzept umzusetzen, sind bei der Erfindung die hintereinander angeordneten Luftleitabschnitte vorgesehen.
Die Luftleitabschnitte können ganz oder zum Teil durch einen oder mehrere Luftleitkanäle gebildet werden. Diese Luftleitkanäle können wiederum durch Rohre und/oder Schläuche gebildet sein.
Die ersten Leuchtmittel und/oder die zweiten Leuchtmittel können in den Durchtrittsö fnungen des ersten Trennelements beziehungsweise des zweiten Trennelements angeordnet sein oder in diese Durchtrittsöffnungen hineinragen. Die ersten Leuchtmittel und/oder die zweiten Leuchtmittel können außerdem mit je einem Kühlkörper verbunden sein. Dann können die Kühlkörper in den Durchtrittsöffnungen der Trennelemente angeordnet sein oder in diese Durchtrittsöffnungen hineinragen.
Das erste Trennelement und/oder das zweite Trennelement können schwenkbar in dem Gehäuse angeordnet sein, so dass es möglich ist, die ersten und/oder die zweiten Leuchtmittel in dem Gehäuse zu verschwenken, um die Richtung des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichts beispielsweise für eine Leuchtweitenregulierung zu ändern.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung des Scheinwerfers können auch einzelne Leuchtmittel schwenkbar an den Trennelementen gelagert sein. Dieses kann vorteilhaft für ein Scheinwerfer mit einem sogenannten Kurvenlicht sein.
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Scheinwerfer und Details erfindungsgemäßer Scheinwerfer sind anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Scheinwerfers im Schnitt,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Scheinwerfers im Schnitt,
Fig. 3 ein schwenkbar in einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer angeordnetes Leuchtmittel,
Fig. 4 einen Wärmetauscher eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
Fig. 5 einen Wärmetauscher eines weiteren erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
Fig. 6 einen Schnitt durch ein Innenrohr eines Wärmetauschers gemäß Fig. 5 in einer alternativen Ausführung und Fig. 7 einen Schnitt durch das Innenrohr eines Wärmetauschers gemäß Fig. 5 in einer weiteren alternativen Ausführung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Scheinwerfer weist ein Gehäuse 13, 14 auf, das aus einem Gehäuseunterteil 13 und einem Gehäuseoberteil 14 besteht, wobei das Gehäuseoberteil transparent ist und den Lichtaustritt des von Leuchtmitteln 6, 7 erzeugten Lichts aus dem Scheinwerfergehäuse 13, 14 ermöglicht .
In dem Gehäuseunterteil ist eine Austrittsöffnung für einen Wärmetauscher 2 vorgesehen. Der Wärmetauscher 2 dient dazu, die bei der Erzeugung des Lichts durch die Leuchtmittel 6, 7 erzeugte Wärme aus dem Gehäuse des Scheinwerfers 6, 7 abzuführen. Der Wärmetauscher 2 ist mit der Saugseite eines Druckaggregats 1, im vorliegenden Fall handelt es sich um ein Gebläse, verbunden. Die Druckseite des Druckaggregats 1 ist mit einem ersten Luftleitabschnitt 3 des Scheinwerfers verbunden. Der Luftleitbereich 3 wird durch ein Rohr 11 und erste Trennelemente 8 begrenzt, die den ersten Luftleitbereich 3 von einem zweiten Luftleitbereich 4 trennen. Lediglich über Durchtrittsöffnungen 10 in dem ersten Trennelement 8 ist der erste Luftleitbereich 3 mit dem zweiten Luftleitbereich 4 verbunden.
In den Durchtrittsöffnungen 10 sind mit den ersten Leuchtmitteln 6 verbundene Kühlkörper 12 angeordnet, beziehungsweise ragen die Kühlkörper 12 zum Teil in die Durchtrittsöffnungen 10 hinein. Den ersten Leuchtmitteln 6 sind Linsen 15 zugeordnet, die das von den ersten Leuchtmitteln 6 erzeugte Licht bündeln und in Richtung des transparenten Gehäuseoberteils 14 lenken. Die von dem Druckaggregat 1 vom Wärmetauscher 2 angesaugte Luft kann beim Betrieb des Druckaggregats über den ersten Luftleitbereich 3 durch die Durchtrittsöffnungen 10 an den Kühlkörpern 12 und den ersten Leuchtmitteln 6 vorbei in den zweiten Luftleitbereich 4 geblasen werden. Dabei streicht die kühle Luft an dem Kühlkörper 12 der ersten Leuchtmittel 6 und an diesen Leuchtmitteln 6 selbst vorbei und führt Wärme von dem Kühlkörper 12 beziehungsweise dem ersten Leuchtmittel 6 ab.
Die so erwärmte Luft wird dem Wärmetauscher 2 zugeführt. Dazu ist ein dritter Luftleitbereich 5 vorgesehen. Dieser dritte Luftleitbereich 5 wird von einem Rohr 11 und einem zweiten Trennelement 9 begrenzt. Das zweite Trennelement 9 weist wie auch das erste Trennelement 8 Durchtrittsöffnungen 10 auf. Über diese besteht eine Verbindung zum zweiten Luftleitbereich 4. Auch in diesen Durchtrittsöffnungen 10 sind Leuchtmittel, nämlich zweite Leuchtmittel 7 angeordnet. Auch diese zweiten Leuchtmittel sind mit einem Kühlkörper 12 verbunden, welche in die Durchtrittsöffnungen 10 des zweiten Trennelements 9 hineinragen.
Einem dieser zweiten Leuchtmittel 7 ist ein Reflektor 16 zugeordnet, der das von diesem zweiten Leuchtmittel 7 erzeugte Licht bündelt und in eine gewünschte Richtung lenkt. Den übrigen zweiten Leuchtmitteln 7 sind Linsen 15 zugeordnet, die das Licht dieser Leuchtmittel 7 bündeln und in Richtung des transparenten Gehäuseoberteils 14 lenken.
Der dritte Luftleitbereich 5 ist nicht nur mit dem zweiten Luftleitbereich 4 verbunden, sondern auch - wie bereits ausgeführt - mit dem Wärmetauscher 2. Damit entsteht für die Luft ein geschlossener Kreislauf. Von der einen Seite des Wärmetauschers 2 wird die kalte Luft über das Druckaggregat durch den ersten Luftleitbereich 1 an den ersten Leuchtmitteln 6 vorbei in den zweiten Luftleitbereich 4 transportiert. Dabei nimmt die Luft von den ersten Leuchtmitteln 6 erzeugte Wärme auf. Aus dem zweiten Luftleitbereich 4 wird dann die Luft an den zweiten Leuchtmitteln 7 vorbei durch die Durchtrittsöffnungen 10 in den dritten Luftleitbereich 5 transportiert. Dabei streicht die bereits von den ersten Leuchtmitteln 6 erwärmte Luft an den zweiten Leuchtmitteln 7 und den in diesen zweiten Leuchtmitteln 7 zugeordneten Kühlkörpern 12 vorbei und nimmt auch Wärme von diesen Leuchtmitteln 7 auf. Über den dritten Luftleitbereich 5 erreicht dann die so weiter erwärmte Luft die andere Seite des Wärmetauschers 2. Im Wärmetauscher 2 wird der Luf die Wärme entzogen, so dass an der Kaltluftseite des Wärmetauschers erneut kalte Luft in ausreichender Menge zur Verfügung steht, um die Leuchtmittel auf die gewünschte Betriebstemperatur zu bringen .
Bei den Leuchtmitteln handelt es sich gemäß der Darstellung der Fig. 1 um Leuchtdioden, grundsätzlich ist ein solcher Scheinwerfer jedoch auch mit anderen Leuchtmitteln denkbar.
Der in der Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Scheinwerfer weist Merkmale auf, die zumindest in ihrer Funktion den Merkmalen des Scheinwerfers gemäß Fig. 1 entsprechen. Diese Merkmale sind in der Fig. 2 daher mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. So weist der Scheinwerfer gemäß Fig. 2 insbesondere einen Wärmetauscher 2, ein Druckaggregat 1, einen ersten Luftleitbereich 3, einen zweiten Luftleitbereich 4, einen dritten Luftleitbereich 5, erste Leuchtmittel 6, zweite Leuchtmittel 7, den Leuchtmitteln zugeordnete Kühlkörper 12 und Linsen 15, sowie ein erstes Trennelement 8 und ein zweites Trennelement 9 auf.
Im Unterschied zu dem Scheinwerfer gemäß Fig. 1 ist der erste Luftleitbereich 3 und der zweite Luftleitbereich 4 jedoch nicht von einem Rohr begrenzt. Vielmehr ist der erste Luftleitbereich 3 sowie der dritte Luftleitbereich 5 durch das Gehäuse 13 sowie das erste Trennelement 8 beziehungsweise das zweite Trennelement 9 begrenzt. Ein drittes Trennelement 23, 24 grenzt ferner an den ersten Luftleitbereich 3 gegen den dritten Luftleitbereich 5 ab und umgekehrt.
Das erste Trennelement 8, das zweite Trennelement 9 und ein erster Teil 23 des dritten Trennelements 23, 24 sind einstückig miteinander verbunden. Dieses so gebildete Gesamttrennelement 8, 9, 23 ist in einem Drehlager 18 drehbar an dem Gehäuseunterteil 13 des Gehäuses 13, 14 angebracht. Dieses ermöglicht beispielsweise eine Leuchtweiteneinstellung des Scheinwerfers . Durch ein Verschwenken des Gesamttrennelements 8, 9, 23 mit den daran befestigten ersten Leuchtmitteln 6, zweiten Leuchtmitteln 7, Kühlkörpern 12 und Linsen 15 ist es möglich, die Richtung des aus dem transparenten Gehäuseoberteil 14 austretenden Lichtbündels einzustellen.
Durch Dichtbereiche 17 zwischen dem ersten Trennelement 8 beziehungsweise dem zweiten Trennelement 9 einerseits und dem Gehäuseunterteil 13 andererseits sowie durch eine Schiebeverbindung zwischen dem ersten Teil 23 und einem zweiten Teil 24 des dritten Trennelements 23, 24 ist gewährleistet, dass auch nach oder während eines Verschwenkens des
Gesamttrennelements 8, 9, 23 mit den dazugehörigen Anbauteilen der gewünschte Weg der Luft vom ersten Luftleitabschnitt 3 zum zweiten Luftleitabschnitt 4 weiter in den dritten Luftleitabschnitt 5 vorgegeben ist und ein strömungstechnischer Kurzschluss beispielsweise zwischen dem ersten
Luftleitabschnitt 3 und dem dritten Luftleitabschnitt 5 ausgeschlossen ist, ebenso wie ein direkter Übergang der Luft vom ersten Luftleitabschnitt 3 in den zweiten Luftleitabschnitt 4, beziehungsweise vom zweiten Luftleitabschnitt 4 in den dritten Luftleitabschnitt 5 unter Umgehung der Durchtrittsöffnungen 10. Dadurch wird die ständige Anströmung der Kühlkörper 12 beziehungsweise der ersten Leuchtmittel 6 und der zweiten Leuchtmittel 7 gesichert.
Das in der Fig. 3 dargestellte Detail eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers zeigt ein erstes oder zweites Leuchtmittel 6, 7, das schwenkbar in einem ersten beziehungsweise zweiten Trennelement 8, 9 angeordnet ist. An dem Trennelement 8, 9 sind dazu zwei gegenüberliegende Laschen 25 vorgesehen, die beidseitig der Durchtrittsöffnung 10 des Trennelements 8, 9 angeordnet sind. An diesen Laschen 25 ist der Kühlkörper 20, 21, der dem Leuchtmittel 6, 7 zugeordnet ist, drehbar befestigt. An diesen Kühlkörper 20, 21 ist dann sowohl das Leuchtmittel 6, 7 als auch die dem Leuchtmittel zugeordnete Linse 15 angebracht.
Der Kühlkörper 20, 21, 26 weist einen hülsenartigen linken Abschnitt 26 auf, der über einen Abdichtbereich 27 dicht an dem Trennelement 8, 9 anliegt. Der Abdichtbereich 27 zwischen dem Trennelement 8, 9 und dem linken Abschnitt 26 wird durch eine Kugel beziehungsweise Zylindermantelfläche um die Schwenkachse 19 des Kühlkörpers gebildet. Dadurch ist gewährleistet, dass Luft, die durch die Durchtrittsöffnungen 10 hindurchtritt durch den linken Abschnitt 26 des Kühlkörpers geleitet wird, und nicht zwischen dem Trennelement 8, 9 und dem linken Abschnitt
26 des Kühlkörpers hindurchtreten kann. In dem linken Abschnitt 26 des Kühlkörpers 20, 21, 26 sind radiale Stege 21 vorgesehen. An einem Kern im Mittelpunkt des Kühlkörpers ist das Leuchtmittel 6, 7 befestigt. An den linken Abschnitt 26 schließen sich in einem rechten Abschnitt des Kühlkörpers Haltestege an, an denen die Linse 15 befestigt ist.
Am linken Ende des unteren Abschnitts 26 des Kühlkörpers ist ein Schwenkhebel 22 gelenkig angebracht, über welchen eine Kraft auf den Kühlkörper ausgeübt werden kann, um den Kühlkörper mit den daran befestigten Anbauteilen um die Schwenkachse 19 zu verschwenken. Damit ist es möglich, die Richtung des von dem Leuchtmittel 6, 7 erzeugten Lichts durch eine Betätigung des Schwenkhebels 22 zu ändern. Dieses kann beispielsweise in Kraftfahrzeugscheinwerfern für das dynamische Kurvenlicht notwendig sein.
Der in Fig. 4 dargestellte Wärmetauscher eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers weist erste Kanäle 31 und zweite Kanäle 32 auf, die abwechselnd nebeneinander durch den Wärmetauscher geführt sind. Die zweiten Kanäle 32 dienen dem Transport der in dem Scheinwerfer umgewälzten Luft, während die ersten Kanäle 31 dazu dienen, Luft von außen aufzunehmen. Die von außen aufgenommene Luft wird im Gegenstrom zu der in dem Scheinwerfer und den zweiten Kanälen 32 umgewälzten Luft durch den Wärmetauscher geführt. Durch die Aufteilung in eine Vielzahl von ersten Kanälen 31 und zweiten Kanälen 32 wird die Oberfläche zwischen den ersten Kanälen 31 und den zweiten Kanälen 32 erhöht, welches einen effizienten Wärmeaustausch zwischen den Kanälen 31, 32 in kleinem Bauraum ermöglicht.
Zwischen den Kanälen können sehr dünnwandige Metallbleche oder auch Kunststoffwände eingesetzt sein, um den Wärmeübergangswiderstand möglichst gering zu halten.
Der in Fig. 5 dargestellte Wärmetauscher eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers weist einen ersten Kanal 31 auf, durch welchen die Außenluft geführt wird, um die durch einen zweiten Kanal 32 geführte im Scheinwerfer umgewälzte Luft zu kühlen. Der erste Kanal 31 wird durch ein Rohr (Innenrohr) gebildet, welches von einem zweiten Rohr konzentrisch umfasst wird. Dieses zweite Rohr ist an seinen Enden aufgeweitet und liegt außerdem an dem ersten Rohr dicht an. Über seitliche Stutzen 32a, 32b wird die in dem Scheinwerfer umgewälzte Luft in den Zwischenraum zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr hinein beziehungsweise heraus gefördert. Die Luftströme durch den ersten Kanal 31 und den zweiten Kanal 32 werden dabei im Gegenstrom transportiert, so dass eine effiziente Kühlung der in dem Scheinwerfer umgewälzten Luft möglich ist.
Anstelle des ersten Rohrs kann die Trennung zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal 31, 32 auch durch ein verripptes, stranggepresstes Hohlprofil gebildet werden, wie es in Fig. 6 im Schnitt dargestellt ist. Bei diesem stranggepressten Hohlprofil ist die Oberfläche zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal vergrößert, welches einen effizienteren Wärmeaustausch ermöglicht.
Ebenso kann ein aus Blech gefaltetes Rohr Verwendung finden, wie es in Fig. 7 im Schnitt dargestellt ist.

Claims

Scheinwerfer mit Wärmetauscher zur Kühlung von LeuchmittelnPATENTANSPRÜCHE
1. Scheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit folgenden Merkmalen:
— der Scheinwerfer umfasst ein Druckaggregat (1) um eine Transportkraft für ein Kühlmedium zu erzeugen, das durch den Scheinwerfer zur Kühlung von Leuchtmitteln (6, 7) geleitet wird;
- der Scheinwerfer umfasst einen Wärmetauscher (2) zum Transport von Wärme aus dem Kühlmedium in eine Umgebung des Scheinwerfers, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer ein Mittel zum Steuern und/oder Regeln des Druckaggregats (1) umfasst.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer zumindest einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor umfasst, der mit dem Mittel zum Steuern und/oder Regeln verbunden ist, und dass in Abhängigkeit des von dem Drucksensor gemessenen Drucks, beziehungsweise der von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur durch das Mittel zum Steuern und/oder Regeln die Leistung des Druckaggregats (1) regelbar ist.
3. Scheinwerfer, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2 und mit folgenden weiteren Merkmalen: - der Scheinwerfer umfasst einen ersten Luftleitabschnitt (3), einen zweiten Luftleitabschnitt (4), einen dritten Luftleitabschnitt (5) , erste Leuchtmittel (6) und zweite Leuchtmittel (7) ; - der erste Luftleitabschnitt (3) ist mit der Druckseite des Druckaggregats (1) strömungstechnisch verbunden;
- die ersten Leuchtmittel (6) sind an einem ersten Trennelement (8) angeordnet, welches im Bereich der ersten Leuchtmittel (6) Durchtrittsöffnungen (10) zur strömungstechnischen Verbindung des ersten Luftleitabschnitts (3) mit dem zweiten Luftleitabschnitt (4) aufweist und im übrigen den ersten Luftleitabschnitt (3) vom zweiten Luftleitabschnitt (4) trennt;
- die zweiten Leuchtmittel (7) sind an einem zweiten Trennelement (9) angeordnet, welches im Bereich der zweiten Leuchtmittel (7) Durchtrittsöffnungen (10) zur strömungstechnischen Verbindung des zweiten Luftleitabschnitts (4) mit dem dritten Luftleitabschnitt (5) aufweist und im übrigen den zweiten Luftleitabschnitt (4) vom dritten Luftleitabschnitt (5) trennt;
- der dritte Luftleitabschnitt (5) ist über den Wärmetauscher (2) strömungstechnisch mit der Saugseite des Druckaggregats (2) verbunden.
4. Scheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftleitabschnitt (3) und/oder zweite Luftleitabschnitt (4) einen oder mehrere Luftleitkanäle umfasst.
5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das die Luftleitkanäle durch Rohre (11) und/oder Schläuche gebildet sind.
6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leuchtmittel (6) und/oder die zweiten Leuchtmittel (7) in den Durchtrittsöffnungen (10) des ersten Trennelements (8) beziehungsweise des zweiten Trennelements (9) angeordnet sind oder in diese Durchtrittsöffnungen (10) hineinragen.
7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leuchtmittel (6) und/oder die zweiten Leuchtmittel (7) mit je einem Kühlkörper (12) verbunden sind.
8. Scheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (12) in den Durchtrittsöffnungen (10) des ersten Trennelements (8) beziehungsweise des zweiten Trennelements (9) angeordnet sind oder in diese Durchtrittsöffnungen (10) hineinragen.
9. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennelement (8) und/oder das zweite Trennelement (8) schwenkbar in dem Gehäuse (13, 14) angeordnet ist.
10. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leuchtmittel (6) und/oder die zweiten Leuchtmittel (7) zumindest zum Teil schwenkbar an den Trennelementen (8, 9) gelagert sind.
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