EP2278218B1 - Front headlamp with a cooler device - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Frontscheinwerfer für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der gattungsgemäßen Druckschrift
Ein solcher Frontscheinwerfer weist eine zu kühlende Wärmequelle und eine Kühleinrichtung auf, die einen thermisch mit der Wärmequelle gekoppelten Kühlkörper sowie ein Gebläse mit einem Gebläsegehäuse aufweist, das einen den Kühlkörper kühlenden Luftstrom erzeugt.Such a headlight has a heat source to be cooled and a cooling device, which has a heat sink coupled to the heat source and a fan with a blower housing, which generates an airflow cooling the heat sink.
Ein solcher Frontscheinwerfer wird von der Anmelderin als LED-Scheinwerfer (LED = Light Emitting Diode)für den Audi R8 geliefert und ist daher auf dem Markt bekannt. Bei diesem Frontscheinwerfer stellt die LED-Anordnung die Wärmequelle dar.Such a headlight is supplied by the Applicant as LED (Light Emitting Diode) headlight for the Audi R8 and is therefore known in the market. In this headlight, the LED array represents the heat source.
Halbleiterlichtquellen werden derzeit in zunehmendem Umfang in Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Nachdem sich der Einsatz zunächst auf Signalleuchten wie Brems- und Blinkleuchten beschränkt hatte, wird derzeit damit begonnen, Halbleiterlichtquellen auch für Scheinwerferfunktionen, also für eine Beleuchtung des Fahrzeugumfeldes zu verwenden.Semiconductor light sources are currently increasing used in lighting devices of motor vehicles. After the use was initially limited to signal lights such as brake and turn signals, it is currently being begun to use semiconductor light sources for headlight functions, so for lighting the vehicle environment.
Im Gegensatz zu Halogenlampen oder Gasentladungslampen geben LED kaltes Licht ab. Die Strahlung selbst enthält also keine Wärmestrahlungsanteile, die mit den entsprechenden Anteilen einer Halogenlampe oder Gasentladungslampe vergleichbar wären. Trotzdem treten auch beim Betrieb von LED Verluste von ca. 80 % auf. Das heißt, dass 80 % der zum Betrieb eingesetzten elektrischen Energie als Verlustwärme frei werden und die LED aufheizen. Dies ist problematisch, weil wichtige Eigenschaften von LED wie deren Lichtstrom, Farbe, Vorwärtsspannung und Lebensdauer stark temperaturabhängig sind. Die Temperatur der Halbleiterlichtquellen muss daher innerhalb enger, fest vorgegebener Grenzen um einen vorbestimmten thermischen Arbeitspunkt liegen. Dabei müssen die LED insbesondere vor einer Überhitzung geschützt werden.Unlike halogen or gas discharge lamps, LEDs emit cold light. The radiation itself thus contains no heat radiation components which would be comparable to the corresponding proportions of a halogen lamp or gas discharge lamp. Nevertheless, even when operating LED losses of about 80% occur. This means that 80% of the electrical energy used for operation is released as heat loss and the LED heat up. This is problematic because important features of LEDs such as their luminous flux, color, forward voltage and lifetime are highly temperature dependent. The temperature of the semiconductor light sources must therefore be within narrow, fixed limits by a predetermined thermal operating point. In particular, the LEDs must be protected against overheating.
Die maximal zulässige Chiptemperatur liegt je nach Hersteller zwischen 125°C und 185°C. Eine Überschreitung der jeweiligen Maximaltemperatur hat eine Zerstörung der LED zur Folge. Da nur etwa 20 % der eingesetzten elektrischen Energie in Licht umgewandelt werden, treten in Frontscheinwerfern Verlustwärmeleistungen auf, die Werte zwischen 20 Watt und 40 Watt erreichen können.Depending on the manufacturer, the maximum permissible chip temperature is between 125 ° C and 185 ° C. Exceeding the respective maximum temperature results in destruction of the LED. Since only about 20% of the electrical energy used is converted into light, headlamp heat losses occur, which can reach values between 20 watts and 40 watts.
Um diese im LED-Chip auftretenden Verlustwärmeleistungen ohne unzulässig hohe LED-Temperaturen zuverlässig abführen zu können, werden Kühlkonzepte angewandt, die insbesondere großflächige Aluminium- oder Kupfer-Kühlkörper der eingangs genannten Art vorsehen, um die Verlustwärme aufzunehmen und über Kühlrippen und/oder andere Oberflächen-vergrößernde Strukturen an die Umgebung abzugeben.In order to reliably dissipate these occurring in the LED chip loss heat outputs without inadmissibly high LED temperatures, cooling concepts are used, in particular the large-area aluminum or copper heat sink of the above provide said type to absorb the heat loss and emit via cooling fins and / or other surface-enlarging structures to the environment.
Oftmals sind die Anforderungen an die Kühlung so hoch, dass die normale konvektive Kühlung nicht mehr ausreicht und mit einem Gebläse eine Zwangskühlung durch einen Kühlluftstrom erfolgen muss. Dabei wird der Kühlkörper in der Regel im Auslass-Luftstrom des Gebläses angeordnet wobei der Auslassluftstromquerschnitt durch einen zwischen dem Gebläse und dem Kühlkörper angeordneten Diffusor vom vergleichsweise kleinen Gebläseauslassquerschnitt auf einen vergleichsweise großen Kühlkörperanströmquerschnitt vergrößert wird.Often, the cooling requirements are so high that the normal convective cooling is no longer sufficient and with a fan forced cooling must be done by a cooling air flow. In this case, the heat sink is usually arranged in the outlet air flow of the blower wherein the Auslassluftstromquerschnitt is increased by a arranged between the fan and the heat sink diffuser from relatively small Geblääseauslassquerschnitt on a comparatively large Kühlkörperanströmquerschnitt.
Bei dieser Hintereinanderschaltung von Gebläse und Kühlkörper sowie dem gegebenenfalls noch dazwischen angeordneten Diffusor ergibt sich eine große Baulänge. Dies ist nachteilig, da eine große Baulänge bei Kurvenlichtmodulen viel Platz zum Schwenken des Lichtmoduls benötigt. Dieser Platz ist in der Regel knapp. Außerdem schränkt der Platzbedarf den konstruktiven und gestalterischen Spielraum bei der Scheinwerferwerferentwicklung ein, was unerwünscht ist.In this series connection of blower and heat sink and the optionally still interposed diffuser results in a large length. This is disadvantageous because a large length of curve lighting modules requires a lot of space to pivot the light module. This place is usually scarce. In addition, the space requirement limits the constructive and creative latitude in the headlamp development, which is undesirable.
Darüber hinaus ergibt sich durch die große Baulänge ein unerwünscht großes Verhältnis innerer Oberflächen der Kühlluft führenden Teile zum Volumen dieser Teile, was den durch Wandreibung verursachten Strömungswiderstand erhöht und damit größere und schwerere Kühleinrichtungen zur Erzielung einer vorbestimmten Kühlwirkung erfordert.In addition, results from the great length an undesirably large ratio of internal surfaces of the cooling air leading parts to the volume of these parts, which increases the wall friction caused by flow resistance and thus requires larger and heavier cooling devices to achieve a predetermined cooling effect.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Frontscheinwerfers der eingangs genannten Art, bei dem diese Nachteile zumindest verringert sind.Against this background, the object of the invention in the specification of a headlight of the type mentioned, in which these disadvantages, at least are reduced.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.
Der erfindungsgemäße Frontscheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühlkörper mit dem Gebläsegehäuse eine einstückige bauliche Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit bildet.The headlamp according to the invention is characterized in that the heat sink forms a one-piece structural heat sink-blower housing unit with the blower housing.
Durch diese Merkmale wird ein Frontscheinwerfer mit einer besonders kompakten, vergleichsweise leichten und durch verringerte Strömungswiderstände effizienten und leistungsfähigen Kühlvorrichtung bereitgestellt.These features provide a headlamp with a particularly compact, comparatively lightweight and efficient and efficient cooling device through reduced flow resistances.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gebläse ein Radialgebläse oder ein Diagonalgebläse mit einem in dem Gebläsegehäuse als Rotor drehbaren Gebläserad.In a preferred embodiment, the blower is a radial blower or a diagonal blower with an impeller rotatable in the blower housing as a rotor.
Solche Gebläse bieten vor allem bei Kühlkörpern mit kleinen Querschnitten und hohen Luftwiderständen Vorteile gegenüber Axialgebläsen, die wegen ihres geringen Arbeitsdrucks strömungsgünstige Kühlkörper mit großen Querschnitten benötigen. Außerdem lassen sich Radialgebläse im Vergleich zu Axialgebläsen mechanisch robuster aufbauen, da hier Motor und Gebläserad auf einer geschlossenen Seitenwand des Gebläsegehäuses montiert werden können.Such blowers offer advantages over axial fans, especially for heat sinks with small cross-sections and high air resistance, which require flow-optimized heat sinks with large cross-sections because of their low working pressure. In addition, radial fans can be built mechanically more robust compared to axial fans, since the motor and impeller can be mounted on a closed side wall of the fan housing.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit dazu eingerichtet, die Wärmequelle auf einer zur Drehachse des Rotors parallelen Wand der Kühlkörper-Stator-Gehäuse-Einheit aufzunehmen.In a preferred embodiment, the heat sink-blower housing unit is adapted to receive the heat source on a parallel to the axis of rotation of the rotor wall of the heat sink stator housing unit.
Da diese Gehäusewand den Luftstrom ablenkt, wirkt sie wie eine Statorschaufel. So wie für Statorschaufeln gilt auch für diese Wand, dass diese Ablenkwirkung die Dicke der unbewegten und damit isolierenden Grenzschicht in der Luftströmung verringert. Dadurch werden hier besonders kleine thermische Übergangswiderstände erzielt, was den erwünschten Kühleffekt begünstigt.Since this housing wall deflects the air flow, it acts like a stator blade. The same applies to stator blades for this wall, this deflection effect reduces the thickness of the stationary and therefore insulating boundary layer in the air flow. As a result, particularly small thermal contact resistances are achieved here, which favors the desired cooling effect.
Es ist daher auch unabhängig von der Anordnung der Wärmequelle bevorzugt, dass die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit als Stator ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als Stator lenkt das Gehäuse die aus dem Gebläserad ausströmende Luft durch die Gehäusewand und gegebenenfalls weitere Statorschaufeln in eine Vorzugsrichtung um und erzeugt einen statischen Druck. Auch hier gilt, dass beim Ablenken des Luftstroms an den Statorschaufeln die unbewegte, d.h. isolierende Grenzschicht in der Luftströmung, sehr dünn ist, so dass besonders kleine thermische Übergangswiderstände erzielt werden. Da Stator und Kühlkörper in einem Bauteil ausgeführt sind, treten nur vergleichsweise geringe Wandreibungsverluste auf.It is therefore also preferred regardless of the arrangement of the heat source, that the heat sink-blower housing unit is designed as a stator. Due to the design as a stator, the housing deflects the air flowing out of the blower wheel through the housing wall and possibly further stator blades in a preferred direction and generates a static pressure. Again, when deflecting the airflow on the stator blades, the stationary, i. insulating boundary layer in the air flow, is very thin, so that particularly small thermal contact resistance can be achieved. Since the stator and heat sink are designed in one component, only comparatively low wall friction losses occur.
Ein weiterer Vorteil der Kühlkörper-Gehäuse-Einheit besteht darin, dass sie die Möglichkeit bietet, den Auslassluftstrom aufzuteilen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit dazu eingerichtet, den Auslassluftstrom auf mehrere Auslassluftteilströme aufzuteilen. Dadurch können mehrere Lichtmodule bzw. Wärmequellen weitgehend unabhängig voneinander gekühlt werden.Another advantage of the heat sink housing unit is that it offers the opportunity to divide the outlet air flow. In a preferred embodiment, the heat sink-blower housing unit is configured to divide the outlet air flow to a plurality outlet air partial streams. As a result, a plurality of light modules or heat sources can be cooled largely independently of each other.
Bevorzugt ist auch, dass die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit wenigstens eine in einem Auslassluftstrom der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit angeordnete Oberflächen-vergrößernde Struktur aufweist.It is also preferable that the heat sink-blower housing unit has at least one surface-enlarging structure arranged in an outlet airflow of the heat sink-blower housing unit.
Dadurch wird die für den Übergang der Wärme von der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit auf den Kühlluftstrom zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert, was die Kühlwirkung verbessert.This will change the heat transfer from the Heatsink fan housing unit increases on the cooling air flow available surface, which improves the cooling effect.
Durch wenigstens eine im Auslassluftstrom angeordnete Kühlrippe, die im Kühlluftstrom steht, wird die Laminarität und Wirbelfreiheit des Kühlluftstroms verbessert. Bevorzugt sind die Rippen in Strömungsrichtung und damit längs des Auslassluftstroms angeordnet und verjüngen sich zu einem oder beiden Enden. Idealerweise sind die Rippen an einem oder beiden Enden verrundet. In beiden Fällen ist der angeströmten Kante der Rippen die größere Aufmerksamkeit hinsichtlich Verjüngung und Verrundung zu widmen. Dadurch können hohe Volumenströme, beziehungsweise hohe statische Drücke und damit eine gute Wärmeabfuhr erzielt werden.By at least one arranged in the outlet air flow cooling fin, which is in the cooling air flow, the laminarity and vortex freedom of the cooling air flow is improved. Preferably, the ribs are arranged in the flow direction and thus along the outlet air flow and taper to one or both ends. Ideally, the ribs are rounded at one or both ends. In both cases, the streamlined edge of the ribs should be given greater attention to rejuvenation and rounding. As a result, high volume flows, or high static pressures and thus good heat dissipation can be achieved.
Dabei kann das angeströmte Ende der Rippe quer zu einem Umfang des Rotors oder in einer Ebene mit einem Umfang des Rotors angeordnet sein.In this case, the inflowed end of the rib can be arranged transversely to a circumference of the rotor or in a plane with a circumference of the rotor.
Die Erfindung eignet sich allgemein zur Kühlung von Wärmequellen in Frontscheinwerfern. Neben Halbleiterlichtquellen können je nach Ausgestaltung auch Lichtfunktionen steuernde Steuergeräte und/oder Endstufenanordnungen des Frontscheinwerfers gekühlt werden, mit denen zum Beispiel Verstellantriebe eines Kurvenlichtmoduls, einer Leuchtweitenregulierung oder einer variablen Blendenanordnung angesteuert werden.The invention is generally suitable for cooling heat sources in headlamps. In addition to semiconductor light sources, it is also possible to cool control units and / or output stage arrangements of the headlight which control lighting functions, for example adjusting drives of a cornering light module, a headlight range control or a variable diaphragm arrangement.
Dabei ist jeweils bevorzugt, dass die Wärmequelle auf einer Außenwand der Kühlkörper-Gehäuse-Einheit angeordnet ist, Sie kann daher ihre abzuführende Wärme durch direkten thermischen Kontakt in die als Wärmesenke dienende Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit einspeisen, die selbst durch die an ihrer gegebenenfalls glatten Innenwand ohne großen Strömungswiderstand entlang streichende Gebläseluft gekühlt wird.It is preferred in each case that the heat source is arranged on an outer wall of the heat sink housing unit, you can therefore feed their dissipated heat by direct thermal contact in serving as a heat sink heat sink fan housing unit, the self is cooled by sweeping on their possibly smooth inner wall without great flow resistance along stroking air.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
- Fig. 1
- eine stark schematisierte Darstellung eines bekannten Frontscheinwerfers;
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch ein Lichtmodul eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Frontscheinwerfers;
- Fig. 3
- ein Spiralgehäuse mit einer ersten Ausgestaltung einer Anordnung von Kühlrippen;
- Fig. 4
- ein Spiralgehäuse mit einer zweiten Ausgestaltung einer Anordnung von Kühlrippen; und
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch ein Lichtmodul eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Frontscheinwerfers.
- Fig. 1
- a highly schematic representation of a known headlamp;
- Fig. 2
- a cross section through a light module of an embodiment of a headlight according to the invention;
- Fig. 3
- a volute casing having a first configuration of an arrangement of cooling fins;
- Fig. 4
- a volute casing having a second configuration of an arrangement of cooling fins; and
- Fig. 5
- a cross section through a light module of another embodiment of a headlight according to the invention.
Im Einzelnen zeigt die
Durch optische Elemente 22 wird das von der Halbleiterlichtquelle 20 erzeugte Licht 16 gebündelt und gegebenenfalls zusätzlich beeinflusst, um eine gewünschte Lichtverteilung vor dem Frontscheinwerfer 10 zu erzielen. In der dargestellten Ausgestaltung ist das optische Element 22 ein Reflektor. Alternativ oder ergänzend können Blendenanordnungen und/oder Linsen als optische Elemente verwendet werden, um Reflexionssysteme oder Projektionssysteme zu realisieren und/oder um verschiedene Lichtverteilungen zu erzeugen. Die verschiedenen Lichtverteilungen unterscheiden sich zum Beispiel dadurch, ob sie eine definierte Hell-Dunkelgrenze aufweisen oder nicht und gegebenenfalls darin, wie eine solche Hell-Dunkelgrenze ausgestaltet ist.By means of
In der dargestellten Ausgestaltung ist das Lichtmodul 14 kardanisch im Gehäuse 12 aufgehängt. Zur Leuchtweitenregulierung kann es um die waagerechte Achse 24 geschwenkt werden. Eine Schwenkung um eine vertikale Achse 26 erfolgt zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion. Diese Lichtfunktionen und die zu ihrer Erzielung erforderlichen Ausgestaltungen optischer Elemente, Schwenkantriebe und Steuerelemente sind dem Fachmann vertraut und bedürfen daher an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung.In the illustrated embodiment, the
Die Erfindung betrifft nicht diese Lichtfunktionen sondern vielmehr die Kühlung der Wärmequelle 20 des Frontscheinwerfers 10, insbesondere die Kühlung einer Halbleiterlichtquelle. Es versteht sich daher, dass die Erfindung nicht auf Scheinwerfer der in der
Zum Zweck der Kühlung der Wärmequelle 20 weist der Frontscheinwerfer 10 eine Kühleinrichtung 30 auf, die einen mit der Wärmequelle 20 thermisch gekoppelten Kühlkörper 32 sowie ein Gebläse 34 mit einem Gebläsegehäuse 36 aufweist, das einen den Kühlkörper 32 kühlenden Luftstrom 38, 40 erzeugt.For the purpose of cooling the
Bei dem Kühlkörper 32 handelt es sich in der Regel um einen mit Rippen 42 versehenen Fließguss- oder Strangguss-Kühlkörper aus einem Werkstoff, der eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Typische Vertreter solcher Werkstoffe sind Aluminium, Magnesium und Kupfer sowie auf diesen Metallen basierende Legierungen.The
Um die von der Halbleiterlichtquelle als zu kühlender Wärmequelle 20 erzeugte Wärme bei gegebenem Kühlluftstrom 40 und gegebener Geometrie abzuführen, muss der Kühlkörper 32 eine gewisse Wärmekapazität und Oberfläche besitzen. Diese trägt zu dem unerwünscht großen Bauraumbedarf bei. Zur Querschnittsanpassung zwischen dem vergleichsweise kleinen Luftauslassquerschnitt des Gebläses 34 und dem relativ großen anzuströmenden Querschnitt des Kühlkörpers 32 weist die Kühleinrichtung 30 einen Diffusor 44 auf. Diese herkömmliche Hintereinander-Anordnung von Gebläse 34, Diffusor 44 und Kühlkörper 32 ergibt eine unerwünscht große Baulänge, was für die Realisierung von Kurvenlichtfunktionen nachteilig ist. Außerdem führt die Hintereinander-Anordnung zu Verlusten an Strömungsenergie durch Luftreibung und Verwirbelung im Gebläse 34, dem Diffusor 44 und dem Kühlkörper 32.In order to dissipate the heat generated by the semiconductor light source as to be cooled
Im Folgenden wird unter Bezug auf die
Im Einzelnen weist das Lichtmodul 46 eine Halbleiterlichtquelle 48 als zu kühlende Wärmequelle 20 und eine Kühleinrichtung 50 auf, die einen thermisch mit der Wärmequelle 20 gekoppelten Kühlkörper sowie ein Gebläse mit einem Gebläsegehäuse aufweist, das einen den Kühlkörper kühlenden Luftstrom 40 erzeugt.In detail, the
Im Gegensatz zum Gegenstand der
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung werden neben der Wärmequelle 20 weitere Komponenten des Lichtmoduls 46 an der kompakten und stabilen Struktur der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 befestigt. Beim Gegenstand der
Die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 ist bevorzugt aus dem gleichen Material wie der Kühlkörper 32 aus der
Im Vergleich zu dem Gebläsegehäuse 36 aus der
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Gebläsetyp beschränkt und kann im Prinzip mit jeder Vorrichtung, die mechanische Energie in Strömungsenergie bewegter Luft umwandelt, betrieben werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch ein Radialgebläse oder ein Diagonalgebläse mit einem in der Kühlkörper-Gebläsegebläse-Einheit 52 als Rotor oder Impeller drehbaren Gebläserad 60 verwendet.The present invention is not limited to a particular type of blower and, in principle, can be operated with any device that converts mechanical energy into moving air flow energy. In a preferred embodiment, however, a radial fan or a diagonal fan is used with an
Bei dem in der
Durch die beschriebene Umlenkung der Luft ergibt sich eine hohe tangentiale Luftgeschwindigkeit und eine sehr geringe Dichte der Luftgrenzschicht an der Innenfläche 62, was für einen kleinen Wärmewiderstand für den Übergang von Wärme aus der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 auf die Kühlluft 40 sorgt. Daraus ergibt sich eine sehr intensive Kühlwirkung, die dafür sorgt, dass ein Kühlluftstrom 40 beim Gegenstand der
Dies gilt insbesondere für die Flächen der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52, an denen innerhalb der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 hohe Luftgeschwindigkeiten herrschen, was zum Beispiel an den zur Drehachse des Gebläserades 60 parallelen Wänden der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52, also an der Innenfläche 62 der Fall ist. Ein bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich daher dadurch aus, dass die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 dazu eingerichtet ist, die Wärmequelle 20 auf einer zur Drehachse parallelen Außenwand der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 aufzunehmen.This is especially true for the surfaces of the heat sink-
Eine Ausführung des Statorgehäuses als Spiralgehäuse ermöglicht eine Nutzung eines Radialgebläses oder eines Diagonalgebläses. Spiralgehäuse weisen in der Regel eine vergleichsweise große Fläche auf, was bei der ergänzenden Nutzung als Kühlkörper den Vorteil einer hohen Wärmekapazität und eines niedrigen thermischen Übergangswiderstands in Bezug auf die Wärmeübertragung auf den Kühlluftstrom hat.An embodiment of the stator housing as a spiral housing allows use of a radial fan or a diagonal fan. Spiral housings usually have a relatively large area, which has the advantage of a high heat capacity and a low thermal contact resistance with respect to the heat transfer to the cooling air flow in the complementary use as a heat sink.
Die aus Richtung der Impellerachse angesaugte Kühlluft wird in der dargestellten Ausgestaltung in Richtung zur Projektionslinse 58 aus der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 ausgeblasen. Dies liefert den zusätzlichen Vorteil, dass die aufgeheizte Kühlluft Feuchtigkeit, die bei wechselnden Temperaturen und/oder Luftfeuchtigkeiten im Frontscheinwerfer kondensieren kann, aufnimmt und mit dem Luftstrom aus dem Frontscheinwerfer herausträgt.In the illustrated embodiment, the cooling air sucked in from the direction of the impeller axis is blown out of the heat sink /
In einer Ausgestaltung weist die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 wenigstens eine in einem Auslassluftstrom 64 der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 angeordnete Oberflächen-vergrößernde Struktur auf. Durch die vergrößerte Oberfläche wird die über die Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 52 erfolgende Entwärmung der Wärmequelle 20 verstärkt.In one embodiment, the heat sink-
Beim Gegenstand der
Die Kühlrippen 66, 68, 70 sind bevorzugt längs des Auslassstroms 64 angeordnet und verjüngen sich zu wenigstens einem ihrer beiden in Längsrichtung liegenden Enden hin. Beim abgebildeten Gegenstand verjüngen sie sich zu beiden Enden hin. Darüber hinaus sollen sie zumindest an ihrem angeströmten Ende eine abgerundete Rippenkante aufweisen.The cooling
Die
Die
Die
Die Gegenstände der
Im Gegensatz dazu offenbart die
Diese Möglichkeit der Aufteilung des Auslassluftstroms auf mehrere Auslassluftteilströme 80, 82 stellt einen weiteren Vorteil der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 53 dar. Dadurch können mehrere Lichtmodule bzw. Wärmequellen weitgehend unabhängig voneinander gekühlt werden. Zur Realisierung besitzt die Kühlkörper-Gehäuse-Einheit 53 zwei oder mehr tangentiale Druckstutzen 84, 86, über die der Kühlluftstrom aufgeteilt und zu mehreren unterschiedlichen Wärmequellen geführt werden kann. Im Gegensatz zu einer Aufteilung des Volumenstroms hinter dem Druckstutzen/Auslassbereich (Y-Rohrverzweigungen) bietet diese Aufteilung die kompakteste Ausführungsmöglichkeit.This possibility of dividing the outlet air flow into a plurality of outlet air partial flows 80, 82 represents a further advantage of the heat sink
Darüber hinaus beeinflussen sich die zwei oder mehr Auslassluftteilströme 80, 82 weniger als dies bei einer Verwendung einer Rohrverzweigung hinter einen einzigen Gebläseauslass der Fall wäre. Durch die Aufteilung der Luftströme in der Kühlkörper-Gebläsegehäuse-Einheit 53 können minimale Baugrößen für das Kühlsystem erzielt werden.Additionally, the two or more
Die
Über die Dimensionierung der Auslassquerschnitte der Druckstutzen 84, 86 und der jedem Druckstutzen 84, 86 wirkungsmäßig zugeordneten Länge der Spiralabschnitte wird die Aufteilung der Luftmengen konstruktiv beeinflusst.About the dimensioning of the outlet cross-sections of the
Eine Anordnung verstellbarer Blenden in Form einer Blendenwalze ist in der
Claims (12)
- A headlight (10) for a motor vehicle, having at least one heat source (20) to be cooled and one cooling device (50), which cooling device has a heat sink, coupled thermally to the heat source (20), and a fan with a fan housing which generates an air stream (40) that cools the heat sink, characterized in that the heat sink with the fan housing forms a one-piece structural heat sink/fan housing unit (52; 53).
- The headlight (10) of claim 1, characterized in that the fan is a radial fan or a diagonal fan, with a rotatable fan wheel (60) as a rotor in the fan housing.
- The headlight (10) of claim 2, characterized in that the heat sink/fan housing unit (52; 53) is arranged so as to receive the heat source (20) on a wall, parallel to the axis of rotation, of the heat sink/fan housing unit (52; 53).
- The headlight (10) of claim 2 or 3, characterized in that the heat sink/fan housing unit (52; 53) is embodied as a stator.
- The headlight (10) of one of the foregoing claims, characterized in that the heat sink/fan housing unit is arranged for splitting the outlet air stream (40) into a plurality of partial outlet streams (80, 82).
- The headlight (10) of one of the foregoing claims, characterized in that the heat sink/fan housing unit (52) has at least one surface-area-increasing structure located in an outlet air stream (40) of the heat sink/fan housing unit (52).
- The headlight (10) of claim 6, characterized by at least one cooling fin (66, 68, 70) located in the outlet air stream (40).
- The headlight (10) of claim 7, characterized in that the cooling fin (66, 68, 70) is located along the outlet stream (40), tapers toward at least one of its two ends that are located in the longitudinal direction, and has a rounded fin edge at least on its end facing the oncoming flow.
- The headlight (10) of claim 6 or 7, characterized in that the end of the fin facing the oncoming flow is located transversely to a circumference of the rotor.
- The headlight of claim 6 or 7, characterized in that the end, facing the oncoming flow, of the fin (66, 68, 70) is located in the same plane as a circumference of the rotor (60).
- The headlight (10) of one of the foregoing claims, characterized in that the heat source (20) is a semiconductor light source (48).
- The headlight (10) of one of the foregoing claims, characterized in that the heat source (20) is located on an outer wall of the heat sink housing unit (52; 53).
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