EP1914472A1 - Illumination device for vehicles - Google Patents
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Definitions
- the cooling element widened along a rear edge and / or a lateral edge thereof, so that the cooling effect of the cooling element can be varied depending on the number of light sources or the intended arrangement thereof.
- the degree of cooling effect can be adapted to the photometric requirements.
- a cooling element 16 may be formed with a plurality of inclined by an opening angle ⁇ arranged heat sinks 17.
- the arrangement of the heat sink 17 and the cooling surfaces 18 extends in the direction R of the air flow and formation of an enlarged width B ', which extends perpendicular to the direction R of the air flow.
- B1 ' At a first end 15 of the cooling element 16, this has a relatively small width B1 '; at a second end 19 of the cooling element 16, this has a relatively large width B2 '.
- the lighting device is viewed from a rear side.
- the light sources extend on a front side of the heat sink 18 and are hidden in FIG. 2 by the latter.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge enthaltend eine Lichtquellenanordnung mit einer Mehrzahl von in einer Erstreckungsebene angeordneten Lichtquellen, wobei die Erstreckungsebene senkrecht zu einer Lichtabstrahlrichtung der Lichtquellen verläuft und eine Wärmeableitanordnung zum Austausch von Wärme zwischen der Lichtquellenanordnung und einem Luftstrom mit einem Kühlelement, das den Lichtquellen fest zugeordnet ist..The invention relates to a lighting device for vehicles comprising a light source arrangement having a plurality of arranged in an extension plane light sources, the extension plane perpendicular to a Lichtabstrahlrichtung the light sources and a Wärmeableitanordnung for exchanging heat between the light source assembly and an air flow with a cooling element, the light sources is permanently assigned ..
Aus der
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise ein vorgegebenes Betriebstemperaturregime für eine Lichtquellenanordnung mit einer Mehrzahl von Lichtquellen langzeitstabil gewährleistet ist.Object of the present invention is to develop a lighting device for vehicles such that in a simple manner, a predetermined operating temperature regime is ensured long-term stability for a light source arrangement with a plurality of light sources.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom in einer parallel zu Erstreckungsebene der Lichtquellen verlaufenden Richtung geführt ist und dass das Kühlelement eine in Richtung des Luftstromes ansteigende Oberfläche zur Wärmeabgabe aufweist.To achieve this object, the invention in conjunction with the preamble of
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für eine Mehrzahl von Lichtquellen die Einhaltung eines vorgesehenen Betriebstemperaturbereiches gewährleistet werden kann. Nach der Erfindung ist ein Kühlelement der Wärmeableitanordnung in Richtung des Luftstromes verbreitert ausgebildet, so dass die Kühlleistung bzw. Kühlwirkung des Kühlelementes in Richtung des Luftstromes ansteigt. Diese ansteigende Kühlwirkung des Kühlelementes dient als Kompensation für die sich einstellende Erwärmung des entlang des Kühlkörpers geführten Luftstromes, so dass durch Überlagerung von Luftstrom und Kühlwirkung durch Kühlelemente sich eine gleichmäßige Kühlung der entlang des Luftstromes angeordneten Lichtquellen einstellt.The particular advantage of the invention is that compliance with a designated operating temperature range can be ensured for a plurality of light sources. According to the invention, a cooling element of the heat dissipation arrangement is widened in the direction of the air flow, so that the cooling capacity or cooling effect of the cooling element increases in the direction of the air flow. This rising cooling effect of the cooling element serves as compensation for the self-adjusting heating of the air flow guided along the heat sink, so that a uniform cooling of the light sources arranged along the air flow is established by superposition of air flow and cooling effect by cooling elements.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Grad der Verbreiterung des Kühlelementes in Richtung des Luftstromes bzw. der Grad der Quererstreckung des Kühlelementes, die senkrecht zur Richtung des Luftstromes verläuft, abhängig von der Geschwindigkeit und/oder der Temperatur des Luftstromes und/oder abhängig vom Abstand benachbarter Lichtquellen der Lichtquellenanordnung. Der Anstieg der Breite des Kühlelementes ist beispielsweise größer, wenn sich der Luftstrom stärker erwärmt, beispielsweise bei geringerer Geschwindigkeit des Luftstromes bzw. geringerem Abstand der Lichtquellen zueinander. Das Kühlelement kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass die Kühlwirkung des Kühlelementes oder einer Mehrzahl von reihenförmig angeordneten und gegebenenfalls beabstandeten Kühlelementen in Richtung des Luftstromes ansteigt.According to a development of the invention, the degree of broadening of the cooling element in the direction of the air flow or the degree of transverse extension of the cooling element, which is perpendicular to the direction of the air flow, depending on the speed and / or temperature of the air flow and / or depending on the distance adjacent light sources of the light source assembly. The increase in the width of the cooling element is greater, for example, when the air flow heats up more, for example, at a lower velocity of the air flow or a smaller distance of the light sources to each other. The cooling element may be formed in one piece or in several pieces. It is essential that the cooling effect of the cooling element or a plurality of row-shaped and optionally spaced cooling elements increases in the direction of the air flow.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung verbreitert sich das Kühlelement entlang eines rückseitigen Randes und/oder eines seitlichen Randes desselben, so dass die Kühlwirkung des Kühlelementes in Abhängigkeit von der Anzahl der Lichtquellen bzw. der vorgesehenen Anordnung derselben variiert werden kann. Vorteilhaft kann hierdurch insbesondere der Grad der Kühlwirkung an die lichttechnischen Erfordernisse angepasst werden.According to a development of the invention, the cooling element widened along a rear edge and / or a lateral edge thereof, so that the cooling effect of the cooling element can be varied depending on the number of light sources or the intended arrangement thereof. Advantageously, in this way, in particular, the degree of cooling effect can be adapted to the photometric requirements.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann sich das Kühlelement kontinuierlich oder stufenförmig in Richtung des Luftstromes verbreitern, so dass Bauraumerfordernisse berücksichtigt werden können.According to a development of the invention, the cooling element can widen continuously or stepwise in the direction of the air flow, so that space requirements can be taken into account.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Wärmeableitanordnung einen Lüfter zur Erzeugung des Luftstromes auf, so dass die Erwärmung des Luftstromes, der entlang des Kühlelementes geführt ist, verringert werden kann.According to a development of the invention, the heat dissipation arrangement on a fan for generating the air flow, so that the heating of the air flow, which is guided along the cooling element, can be reduced.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Kühlelement eine Mehrzahl von Kühlflächen auf, die sich senkrecht zur Richtung des Luftstromes erstrecken. Die Länge dieser Kühlflächen vergrößert sich kontinuierlich oder schlagartig in Richtung des Luftstromes. Hierdurch kann die Kühlleistung des Kühlelementes entsprechend erhöht werden.According to a development of the invention, the cooling element has a plurality of cooling surfaces which extend perpendicular to the direction of the air flow. The length of these cooling surfaces increases continuously or abruptly in the direction of the air flow. As a result, the cooling capacity of the cooling element can be increased accordingly.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung können ein oder mehrere Kühlelemente um einen Öffnungswinkel geneigt zu der Richtung des Luftstromes angeordnet sein. Zwischen den geneigten angeordneten Kühlelementen können die Kühlflächen angeordnet sein, so dass die Kühlleistung entlang der Luftstromrichtung ansteigt.According to a development of the invention, one or more cooling elements may be arranged inclined by an opening angle to the direction of the air flow. Between the inclined arranged cooling elements, the cooling surfaces may be arranged, so that the cooling power increases along the air flow direction.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Kühlelement auch als eine Metallisierung ausgebildet sein, die auf einer mit LEDs und/oder LED-Chips versehenen Trägerplatine aufgebracht ist. Die beabstandet zueinander angeordneten Kühlelemente weisen in Richtung des Luftstromes jeweils eine vergrößerte Fläche auf, so dass eine Kompensation zu der Erwärmung des Luftstromes geschaffen wird.According to a development of the invention, the cooling element may also be formed as a metallization, which is applied to a provided with LEDs and / or LED chips carrier board. The spaced-apart cooling elements each have an enlarged area in the direction of the air flow, so that a compensation for the heating of the air flow is created.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantages of the invention will become apparent from the further subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.
Dabei zeigt:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform mit einem sich entgegen der Richtung des Luftstroms verjüngenden Kühlelement für eine Mehrzahl von Lichtquellen einer Lichtquellenanordnung,
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform, wobei mehrere Kühlelemente einer Wärmeableitanordnung um einen Öffnungswinkel geneigt zur Richtung des Luftstromes angeordnet sind, und
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf eine Beleuchtungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform mit LED-Chips als Lichtquellen, die auf einer Trägerplatine aufbringbar sind und denen jeweils Metallisierungen als Kühlelemente zugeordnet sind, deren Flächen in Richtung des Luftstromes ansteigen.
- Fig. 1
- a longitudinal section through a lighting device according to a first embodiment with a counter to the direction of the air flow tapered cooling element for a plurality of light sources of a light source arrangement,
- Fig. 2
- a longitudinal section through a lighting device according to a second embodiment, wherein a plurality of cooling elements of a Wärmeableitanordnung are arranged at an opening angle inclined to the direction of the air flow, and
- Fig. 3
- a plan view of a lighting device according to a third embodiment with LED chips as light sources, which can be applied to a carrier board and each of which metallizations are assigned as cooling elements, the surfaces of which rise in the direction of air flow.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann als Scheinwerfer oder als eine Heckleuchte für Fahrzeuge eingesetzt werden.A lighting device according to the invention can be used as a headlight or as a tail light for vehicles.
Nach einer ersten Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 1 ist eine Lichtquellenanordnung 1 und eine Wärmeableitanordnung 2 vorgesehen.According to a first embodiment of a lighting device according to FIG. 1, a
Die Lichtquellenanordnung 1 besteht aus einer Mehrzahl von Lichtquellen 3, vorzugsweise Leuchtdioden (LED) 3, die in einer Erstreckungsebene E angeordnet sind. Die Leuchtdioden 3 erstrecken sich beispielsweise zweidimensional entsprechend einem Leuchtfeld. Alternativ können sich die Leuchtdioden 3 auch in einer Reihe erstrecken, die parallel zu einer Richtung R eines geführten Luftstromes verläuft.The
Zur Bildung des geführten Luftstromes in Richtung R weist die Wärmeableitanordnung 2 einen Lüfter 4 auf, der an einem ersten Ende 5 der Wärmeableitanordnung 2 angeordnet ist.To form the guided air flow in the direction R, the
Die Leuchtdioden 3 der Lichtquellenanordnung 1 sind mechanisch und thermisch mit einem sich an einer Rückseite derselben erstreckenden Kühlelement 6 der Wärmeableitanordnung 2 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kühlelement einstückig ausgebildet und weist einen sich unmittelbar an der Rückseite der Leuchtdioden 3 anschließenden Kühlkörper 7 mit einer Mehrzahl von senkrecht zur Richtung R des Luftstromes angeordneten Kühlflächen 8 auf.The light-
Das Kühlelement 6 ist in Richtung R des Luftstromes verbreitert ausgebildet, wobei eine Breite B2 an einem zweiten Ende 9 der Lichtquellenanordnung 1 größer ist als eine Breite B1 an dem ersten Ende 5 der Lichtquellenanordnung 1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel steigt die Breite B bzw. die Oberfläche zur Wärmeabgabe des Kühlelementes 6 in Richtung R des Luftstromes kontinuierlich unter Bildung einem schräg verlaufenden rückseitigen Rand 10 des Kühlelementes 6 an. Die Breite des Kühlkörpers 7 des Kühlelementes 6 ist konstant. Zur Erhöhung der Kühlwirkung des Kühlelementes 6 in Richtung R des Luftstromes steigen die Längen der Kühlflächen 8, die sich jeweils senkrecht zur Richtung R des Luftstromes erstrecken, an. Die Längen der Kühlflächen 8 sind auf die Geschwindigkeit und/oder Temperatur des Luftstromes und/oder eines Abstandes A benachbarter Leuchtdioden 3 abgestimmt, so dass die Betriebstemperatur aller Leuchtdioden 3 in einem vorgegebenen Betriebstemperaturrahmen verbleiben. Ist der Abstand A der Lichtquellen 3 beispielsweise geringer gewählt, steigen die Längen der Kühlflächen 8 stärker an. Durch das Nivellieren der Betriebstemperaturen der Lichtquellen 3 wird eine unerwünschte Variierung des Lichtstromes bzw. der Farbe der Lichtquellen vermieden.The
Zur Führung des Luftstromes in Richtung R entlang der Kühlflächen 8 kann durch nicht dargestellte Leitwandungen ein Luftkanal vorgesehen sein.To guide the air flow in the direction R along the
Alternativ kann das Kühlelement 6 in Richtung R des Luftstromes auch stufenförmig ansteigen. Dies hängt im Übrigen auch davon ab, ob die Lichtquellen 3 in einer gemeinsamen Ebene oder stufenförmig zueinander angeordnet sind. Alternativ kann das Kühlelement 6 auch aus mehreren Kühlelementsegmenten bestehen, die unter direkter Anlage derselben oder beabstandet zueinander in einer parallel zur Richtung des Luftstromes verlaufenden Reihe angeordnet sind.Alternatively, the
Nach einer zweiten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 2 kann ein Kühlelement 16 mit einer Mehrzahl von um einen Öffnungswinkel Ö geneigt angeordneten Kühlkörpern 17 ausgebildet sein. Zwischen den Kühlkörpern 17 verlaufen Kühlflächen 18. Die Anordnung der Kühlkörper 17 und der Kühlflächen 18 verläuft in Richtung R des Luftstromes und Bildung einer vergrößerten Breite B', die sich senkrecht zur Richtung R des Luftstromes erstreckt. An einem ersten Ende 15 des Kühlelementes 16 weist dieses eine relativ kleine Breite B1'; an einem zweiten Ende 19 des Kühlelementes 16 weist dieses eine relativ große Breite B2' auf. Ein seitlicher Rand 20 des Kühlelementes 16, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsebene E und senkrecht zu einem rückseitigen Rand des Kühlelementes 17 erstreckt, ist verbreitert ausgebildet. In Figur 2 ist die Beleuchtungsvorrichtung von einer Rückseite her betrachtet. Die Lichtquellen erstrecken sich auf einer Vorderseite der Kühlkörper 18 und sind in der Figur 2 durch diese verdeckt.According to a second embodiment of the lighting device according to Figure 2, a
Nach einer dritten Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 3 sind die Lichtquellen als LED-Chips ausgebildet, die über Anschlüsse 25 auf einer gemeinsamen Trägerplatine 24 angeordnet sind. Unmittelbar benachbart zu den Anschlüssen 25 der LED-Chips ist eine quadratische Metallisierung 26 als Kühlelement (Kühlfläche) aufgebracht, die unmittelbar mit den Anschlüssen 25 kontaktiert ist. An die Metallisierung 26 schließt sich auf einer den Anschlüssen 25 gegenüberliegenden Seite eine Leiterbahn 27 an, die zu Bauteilen einer Ansteuereinrichtung für die LED-Chips führt.According to a third embodiment of a lighting device according to FIG. 3, the light sources are designed as LED chips, which are arranged on terminals 25 on a
Die Trägerplatine 24 ist aufrecht angeordnet. Da die Luft infolge des thermischen Auftriebes in vertikaler Richtung nach oben bewegt wird, sind die Metallisierungen 26 in vertikaler Richtung hin verlaufend flächengrößer bzw. breiter ausgebildet. In einem unteren Bereich 28 der Trägerplatine 24 weist die Metallisierung 26 eine Breite B1" auf, die wesentlich kleiner ist als eine Breite B2" in einem oberen Bereich 29 der Trägerplatine 24. Die in vertikaler Richtung in einer Reihe angeordneten Metallisierungen 26 sind beabstandet zueinander angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine stufenförmige Steigerung der Kühlflächen in vertikaler Richtung nach oben, wobei zwischen dem vermittels der Metallisierungen 26 bewirkten Kühlwirkungsniveau ein Null-Niveau vorliegt.The
Bei der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 3 liegt eine natürliche Konvektion vor, ohne dass zusätzlich ein Lüfter in die Beleuchtungsvorrichtung integriert ist.In the lighting device according to FIG. 3, a natural convection is present without an additional fan being integrated into the lighting device.
Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 liegt eine erzwungene Konvektion vor, wobei in der Wärmeableitanordnung 2 der Lüfter 4 integriert ist.In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, forced convection is present, the
Es versteht sich, dass die Lichtquellenanordnung 1 und die Wärmeableitanordnung 2 in einem nicht dargestellten Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung integriert angeordnet ist. Den Lichtquellen 3 können Reflektoren oder andere Lichtführungsmittel zugeordnet sein. In Lichtabstrahlrichtung 11 vor den Lichtquellen 3 ist vorzugsweise eine transparente Abdeckscheibe angeordnet, die eine Öffnung des Gehäuses abdeckt.It is understood that the
Es versteht sich ferner, dass mit der Breite B, B', B" eine Erstreckung des Kühlelementes bezeichnet ist. Diese Erstreckung kann somit auch die Tiefe und die Höhe des Kühlelementes betreffen.It is further understood that an extension of the cooling element is designated by the width B, B ', B ".This extension can therefore also relate to the depth and the height of the cooling element.
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