EP2834552A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug

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EP2834552A1
EP2834552A1 EP13706251.9A EP13706251A EP2834552A1 EP 2834552 A1 EP2834552 A1 EP 2834552A1 EP 13706251 A EP13706251 A EP 13706251A EP 2834552 A1 EP2834552 A1 EP 2834552A1
Authority
EP
European Patent Office
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lighting device
heat sink
light source
housing
heat
Prior art date
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Granted
Application number
EP13706251.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2834552B1 (de
Inventor
Helmut Erdl
Thomas Trojak
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP2834552A1 publication Critical patent/EP2834552A1/de
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Publication of EP2834552B1 publication Critical patent/EP2834552B1/de
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    • F21S45/47—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings
    • F21S45/48—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings with means for conducting heat from the inside to the outside of the lighting devices, e.g. with fins on the outer surface of the lighting device
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    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/47—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is therefore to provide an energy-efficient lighting device for a motor vehicle with a laser light source.
  • the lighting device is intended for a motor vehicle, in particular a car and possibly also a truck. It comprises a light source of a number of laser diodes.
  • the laser light source contains a plurality of laser diodes, preferably between three and eight laser diodes. Nevertheless, only a single laser diode can be provided.
  • laser diodes with a respective power of at least 1 W and preferably between 1, 5 and 5 W are used.
  • the lighting device further includes an optical device arranged in a housing for generating a predetermined light distribution from the light of the light source.
  • the structure of such an optical device is known per se and may vary depending on the application.
  • the lighting device is characterized in that a heat sink is provided, which is designed or arranged such that it absorbs heat generated during operation of the light source substantially without the interposition of the originating from the interior of the housing inside air and the heat absorbed to the outside
  • the outside air originating from the housing in turn essentially emits without intervening the internal air.
  • the heat sink thus ensures heat transfer from the light source to the outside air without the involvement of the inside air, which implies that the heat transfer takes place without mixing the outside air with the inside air.
  • the term heat sink is to be understood as meaning here and in the following and may include a passive cooling device and optionally also an active cooling device (for example fan, Peltier element) or combinations of such cooling devices.
  • the cooling capacity of a conventional cooling device can be increased by the use of outside air.
  • the invention is based on the idea that a much better efficiency in the operation of the lighting device can be achieved via outside air as a cooling medium for the laser light source. It is also ensured that the outside air is not passed directly into the interior of the housing, because this would lead to an undesirable contamination of the sensitive optical surfaces of the optical device.
  • the invention has particular advantages for a lighting device in which the light source is arranged inside the housing, since in this case the ambient temperature is very high and thus the cooling of the laser diodes of the light source is particularly important.
  • the heat sink comprises a (passive) heat sink, for example made of metal or another good heat-conducting material, at which the heat generated during operation of the light source is dissipated.
  • the heat sink preferably comprises surface-enlarging elements, in particular fins and / or ribs and / or pins.
  • the heat sink may further be configured at least partially as a solid body and / or at least partially as a hollow body.
  • the light Source preferably arranged on the heat sink, ie there is a direct contact between the light source and heat sink for the transmission of thermal energy.
  • At least one cooling channel separated from the inner air is guided through the heat sink by the heat sink for transporting outside air through the heat sink.
  • the heat sink thus comprises one or more inside
  • Feedthroughs for transporting the outside air With this variant, the separation of the external air supply from the air inside the housing is achieved in a simple manner.
  • a fan for supplying outside air to the heat sink is provided, wherein the fan is preferably arranged outside of the housing, so that good outdoor air can be passed to the heat sink.
  • the lighting device in this case comprises the heat sink described above with at least one cooling channel, the fan is provided in a preferred variant in the cooling channel.
  • the fan transports cooler air from a cooler point of the motor vehicle, in particular by means of a hose or air duct.
  • the lighting device according to the invention is in a region of the outside of the heat sink and / or the cooling channel, where no
  • Heat transfer between the light source and heat sink and / or cooling channel takes place, provided a thermal insulation. In this way it is prevented that in addition hot ambient air of the lighting device whose heat output is not from the light source, this heat sink or cooling channel thermally loaded.
  • the cooling body described above is arranged in an embodiment of the invention entirely inside the housing of the lighting device. Nevertheless, it is also possible to design the heat sink such that it is at least partially disposed outside the housing.
  • the heat sink used in the lighting device may also include a so-called.
  • Heatpipe which is also referred to as a heat pipe.
  • the functional principle of heatpipes is known per se.
  • a heat pipe is a heat exchanger that uses heat of vaporization a substance allows efficient heat transfer.
  • the light source is arranged on the heat pipe, ie the light source has a direct contact with the heat pipe.
  • the heat generated during operation of the light source is dissipated via the heat pipe to an at least partially disposed outside of the housing heat sink, which may possibly correspond to the above-described heat sink. Due to the arrangement of the heat sink outside the housing, a cooling of the same is achieved by outside air, without the outside air is guided into the interior of the housing.
  • monochromatic light is generated with the laser light source, wherein a conversion element for converting the light into white light is provided.
  • conversion elements are known per se.
  • a phosphorous conversion element of nitride-phosphorus or oxyditride-phosphorus or cerium-doped YAG phosphorus can be used to generate white light.
  • the lighting device comprises a headlight.
  • a headlight is characterized by the fact that it actively illuminates the surroundings of the vehicle.
  • the lighting device according to the invention may also include a signal light, which is characterized in that it is used only for signaling to other road users.
  • the illumination device is designed such that a low-beam light characteristic can be generated during operation as a predetermined light distribution.
  • the lighting device can also be configured such that it generates a high-beam characteristic in operation as a predetermined light distribution.
  • the invention further relates to a motor vehicle, which comprises one or more of the lighting devices according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the lighting device according to the invention in the form of a headlight.
  • the headlight 1 of FIG. 1 is installed in a motor vehicle (not shown) in the front region and comprises a housing 3, in the interior of which a laser light source 2 and an optical device 4 are provided.
  • the optical device is only schematically indicated as a lens and serves to generate from the light of the light source 2, a predetermined light distribution according to the functionality of the headlamp.
  • a parallel light distribution is generated from the substantially punctiform laser light source 2, which is e.g. can represent a Femlicht characterizing.
  • the course of the light rays is indicated by corresponding arrows P.
  • the laser light source 2 comprises a number of laser diodes, which can be used compared to LEDs only up to a reduced housing temperature, as already mentioned above.
  • a heat sink in the form of a ventilated heat sink 5 is used, on the outside of the laser light source 2 is arranged so that it is in direct contact with the heat sink.
  • the heat sink is a hollow body, which consists of a good heat-conducting material and in particular of metal, in order to achieve a good heat transfer from the laser light source 2 to the heat sink.
  • a cooling channel is guided in the embodiment of FIG. 1 through the heat sink 5, whose lower and upper end protrude from the housing 3 and are designated by the reference numeral 6.
  • outside air is guided through the cooling channel, the guidance of the outside air being indicated schematically by the arrows F.
  • the cooling channel is separated from the interior of the housing 3, so that it is ensured that the outside air used for cooling does not come into contact with the elements in the interior of the housing, whereby contamination of the laser light source or the sensitive optical elements of the optical device. 5 is prevented.
  • a schematically indicated fan 7 is provided in the embodiment of FIG. 1 in the cooling channel 8, which is arranged outside the housing 3 of the headlight. This fan generates the air flow according to the arrows P '.
  • the fan can also assume the function of a compressor and lead to a further cooling by a relaxation of the air in the interior of the heat sink 5.
  • surface-enlarging elements in particular in the form of lamellae or ribs or pins, are preferably provided in order thereby to achieve good heat emission to the outside air guided in the cooling duct 8.
  • the outside of the heat sink in the area in which there is no contact with the laser light source 2 thermally insulated, thereby avoiding that heat given off to the outside air is transferred back to the interior of the headlamp.
  • corresponding mechanical means may be provided to allow a rotation or pivoting of the laser light source 2 and the optical device 4 within the housing 3, and thereby implement functionalities such as cornering light or adaptive cornering light.
  • a mechanism (not shown) is provided which allows the rotation of the heat sink together with the laser light source.
  • this can be a flexible
  • Hose connection between the headlight housing 3 and internal cooler 5 are used.
  • a heat pipe or a heat-conducting or metallic block can be used to cool the laser light source. At one end of the heat pipe or the block while the laser light source is provided, and the other end of the heat pipe or the block leads out of the housing of the headlamp and is thus cooled by outside air.
  • the embodiment described above has a number of advantages.
  • cooling of the laser light source to the permitted operating temperature is achieved in a simple manner by outside air.
  • efficiency of the lighting device is improved.
  • a direct exchange of cold, possibly polluted outside air with the hot, pure internal air in the housing of the lighting device is avoided. Such an exchange would lead to contamination of the sensitive optical elements. ments in the interior of the lighting device and thus lead to an impairment of the operation of the lighting device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lichtquelle (2) aus einer Anzahl von Laserdioden sowie eine in einem Gehäuse (3) angeordnete optische Einrichtung (4) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung aus dem Licht der Lichtquelle (2). Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Wärmesenke (5) vorgesehen ist, welche derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb der Lichtquelle (2) generierte Wärme im Wesentlichen ohne Zwischenschaltung der aus dem Inneren des Gehäuses stammenden Innenluft aufnimmt und die aufgenommene Wärme an die von außerhalb des Gehäuses (3) stammende Außenluft im Wesentlichen ohne Zwischenschaltung der Innenluft abgibt.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Bereich der Kraftf a h rzeugtech n i k kommen heutzutage vermehrt Beleuchtungsvorrichtungen basierend auf LEDs bzw. Laserdioden zum Einsatz. Bei der Verwendung von Laserdioden besteht das Problem, dass diese nur bis zu um mindestens 20° C niedrigere Gehäusetemperaturen als LEDs verwendet werden können, jedoch im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung wesentlich höhere Temperaturen auftreten. Insbesondere kann die Innenluft einer Beleuchtungsvorrichtung in typischen Anwendungssituationen eine Temperatur von 100 °C aufweisen. Demzufolge müssen bei der Verwendung von Laseriicht- quellen aktive Kühleinrichtungen in der Form von Wärmepumpen, wie z.B. Peltier- Elemente, vorgesehen werden, um die Innenluft der Beleuchtungsvorrichtung auf eine Betriebstemperatur für Laserdioden abzukühlen. Wärmepumpen haben jedoch den Nachteil, dass sie einen geringen Wirkungsgrad aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine energieeffiziente Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Laserlichtquelle zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen PKW und gegebenenfalls auch einen LKW, vorgesehen. Sie umfasst eine Lichtquelle aus einer Anzahl von Laserdioden. Insbesondere enthält die Laserlichtquelle dabei mehrere Laserdioden, vorzugsweise zwischen drei und acht Laserdioden. Nichtsdestotrotz kann auch lediglich eine einzelne Laserdiode vorgesehen sein. Insbesondere kommen Laserdioden mit einer jeweiligen Leistung von mindestens 1 W und vorzugsweise zwischen 1 ,5 und 5 W zum Einsatz. Die Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet ferner eine in einem Gehäuse angeordnete optische Einrichtung zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung aus dem Licht der Lichtquelle. Der Aufbau einer solchen optischen Einrichtung ist dabei an sich bekannt und kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein. Insbesondere kann die optische Einrichtung zur Erzeugung der entsprechenden Lichtver- teilung einen oder mehrere Reflektoren (z.B. Halbschalenreflektoren) und/oder eine oder mehrere Linsen umfassen.
Die Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Wärmesenke vorgesehen ist, welche derart ausgestaltet bzw. angeordnet ist, dass sie im Betrieb der Lichtquelle generierte Wärme im Wesentlichen ohne Zwischenschaltung der aus dem Inneren des Gehäuses stammenden Innenluft aufnimmt und die aufgenommene Wärme an die von außerhalb des Gehäuses stammende Außenluft wiederum im Wesentlichen ohne Zwischenschaltung der Innenluft abgibt. Die Wärmesenke gewährleistet somit einen Wärmeübertrag von der Lichtquelle zu der Außenluft ohne Beteiligung der Innenluft, was impliziert, dass der Wärmeübertrag ohne Vermengung der Außenluft mit der Innenluft stattfindet. Der Begriff der Wärmesenke ist hier und im folgenden weit zu verstehen und kann eine passive Kühleinrichtung und ggf. auch eine aktive Kühleinrichtung (z.B. Lüfter, Peltier-Element) bzw. Kombinationen solcher Kühleinrichtungen umfassen. Im Vergleich zum Stand der Technik kann erfindungsgemäß die Kühlleistung einer herkömmlichen Kühleinrichtung durch die Verwendung von Außenluft erhöht werden.
Die Erfindung beruht auf der Idee, dass über Außenluft als Kühlmedium für die Laserlichtquelle ein wesentlich besserer Wirkungsgrad im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden kann. Dabei wird auch gewährleistet, dass die Außenluft nicht direkt in das Innere des Gehäuses geleitet wird, denn dies würde zu einer unerwünschten Verschmutzung der empfindlichen optischen Flächen der optischen Einrichtung führen. Die Erfindung hat dabei besondere Vorteile für eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der die Lichtquelle im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, da in diesem Fall die Umgebungstemperatur sehr hoch ist und damit die Kühlung der Laserdioden der Lichtquelle besonders wichtig ist.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, dass die Wärmesenke einen (passiven) Kühlkörper z.B. aus Metall oder einem anderen gut wärmeleitenden Material, umfasst, an dem die im Betrieb der Lichtquelle generierte Wärme abgeführt wird. Vorzugsweise umfasst der Kühlkörper dabei oberflächenvergrößernde Elemente, insbesondere Lamellen und/oder Rippen und/oder Stifte. Der Kühlkörper kann ferner zumindest teilweise als Vollkörper und/oder zumindest teilweise als Hohlkörper ausgestaltet sein. Zum effizienten Wärmeübertrag ist die Licht- quelle vorzugsweise am Kühlkörper angeordnet, d.h. es besteht ein direkter Kontakt zwischen Lichtquelle und Kühlkörper zur Übertragung von thermischer Energie.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist durch den Kühlkörper zumindest ein von der Innenluft separierter Kühlkanal zum Transport von Außenluft durch den Kühlkörper geführt. Der Kühlkörper umfasst somit im Inneren eine oder mehrere
Durchführungen zum Transport der Außenluft. Mit dieser Variante wird auf einfache Weise die Trennung der Außenluftzufuhr von der Luft im Inneren des Gehäuses erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist ein Lüfter zur Zufuhr von Außenluft zur Wärmesenke vorgesehen, wobei der Lüfter vorzugsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, so dass hierüber gut Außenluft zur Wärmesenke geführt werden kann. Umfasst die Beleuchtungsvorrichtung dabei den oben beschriebenen Kühlkörper mit zumindest einem Kühlkanal, ist der Lüfter in einer bevorzugten Variante im Kühlkanal vorgesehen. Vorzugsweise transportiert der Lüfter dabei kühlere Luft von einer kühleren Stelle des Kraftfahrzeugs heran, insbesondere mittels eines Schlauchs bzw. Luftkanals.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist in einem Bereich der Außenseite des Kühlkörpers und/oder des Kühlkanals, an dem kein
Wärmeübertrag zwischen Lichtquelle und Kühlkörper und/oder Kühlkanal erfolgt, eine thermische Isolation vorgesehen. Auf diese Weise wird verhindert, dass zusätzlich heiße Umgebungsluft der Beleuchtungsvorrichtung, deren Wärmeleistung nicht von der Lichtquelle stammt, auch diesen Kühlkörper bzw. Kühlkanal thermisch belastet.
Der oben beschriebene Kühlkörper ist in einer Ausgestaltung der Erfindung ganz im Inneren des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Nichtsdestotrotz besteht auch die Möglichkeit, den Kühlkörper derart auszuführen, dass er zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Anstatt bzw. zusätzlich zu einem Kühlkörper kann die in der Beleuchtungsvorrichtung verwendete Wärmesenke auch eine sog. Heatpipe umfassen, welche auch als Wärmerohr bezeichnet wird. Das Funktionsprinzip von Heatpipes ist dabei an sich bekannt. Eine Heatpipe stellt einen Wärmeübertrager dar, der unter Nutzung von Verdampfungswärme eines Stoffes einen effizienten Wärmetransport ermöglicht. In einer bevorzugten Variante ist die Lichtquelle an der Heatpipe angeordnet, d.h. die Lichtquelle hat einen direkten Kontakt zur Heatpipe. In einer weiteren Ausgestaltung wird die im Betrieb der Lichtquelle generierte Wärme über die Heatpipe an einen zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses angeordneten Kühlkörper abgeführt, der ggf. dem oben beschriebenen Kühlkörper entsprechen kann. Aufgrund der Anordnung des Kühlkörpers außerhalb des Gehäuses wird eine Kühlung desselben durch Außenluft erreicht, ohne dass die Außenluft in das Innere des Gehäuses geführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mit der Laserlichtquelle monochromatisches Licht erzeugt, wobei ein Konvertierungselement zur Wandlung des Lichts in Weißlicht vorgesehen ist. Solche Konvertierungselemente sind an sich bekannt. Beispielsweise kann bei blauen/violetten Laserdioden mit einer Emissionswellenlänge von 450 nm/405 nm ein Phosphorkonvertierungselement aus Nitrid-Phosphor oder Oxidnitrid- Phosphor oder Cerium-dotiertem YAG-Phosphor zur Generierung von Weißlicht verwendet werden.
Je nach Anwendungsfall kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung verschiedene Funktionalitäten übernehmen. In einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung einen Scheinwerfer. Ein Scheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass er aktiv die Umgebung des Fahrzeugs ausleuchtet. Gegebenenfalls kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung auch eine Signalleuchte umfassen, welche sich dadurch auszeichnet, dass sie lediglich zur Signalgebung für andere Verkehrsteilnehmer dient. In einer bevorzugten Variante ist die Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass im Betrieb als vorbestimmte Lichtverteilung eine Abblendlichtcharakteristik generiert werden kann. Gegebenenfalls kann die Beleuchtungsvorrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass sie im Betrieb als vorgegebene Lichtverteilung eine Fernlichtcharakteristik generiert. Femer besteht auch die Möglichkeit, dass die Lichtquelle und die optische Einrichtung bewegbar und insbesondere verschwenkbar bzw. verdrehbar im Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind. Hierdurch können Funktionalitäten wie Abbiegelicht, adaptives Kurvenlicht und dergleichen realisiert werden. Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen umfasst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Fig. 1 detailliert erläutert. Diese Figur zeigt in schem atischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in der Form eines Scheinwerfers.
Der Scheinwerfer 1 der Fig. 1 ist in einem (nicht gezeigten) Kraftfahrzeug im Frontbereich verbaut und umfasst ein Gehäuse 3, in dessen Innerem eine Laserlichtquelle 2 sowie eine optische Einrichtung 4 vorgesehen ist. Die optische Einrichtung ist lediglich schematisch als Linse angedeutet und dient dazu, aus dem Licht der Lichtquelle 2 eine vorbestimmte Lichtverteilung gemäß der Funktionalität des Scheinwerfers zu generieren. In der Darstellung der Fig. 1 wird dabei aus der im Wesentlichen punktförmigen Laserlichtquelle 2 eine parallele Lichtverteilung erzeugt, welche z.B. eine Femlichtcharakteristik darstellen kann. Der Verlauf der Lichtstrahlen ist durch entsprechende Pfeile P angedeutet.
Die Laserlichtquelle 2 umfasst eine Anzahl von Laserdioden, welche im Vergleich zu LEDs nur bis zu einer verminderten Gehäusetemperatur eingesetzt werden können, wie bereits oben erwähnt wurde. Zur effizienten Kühlung der Laserdioden wird deshalb eine Wärmesenke in der Form eines innenbelüfteten Kühlkörpers 5 verwendet, an dessen Außenseite die Laserlichtquelle 2 angeordnet ist, so dass diese unmittelbar in Kontakt mit dem Kühlkörper ist. Der Kühlkörper ist ein Hohlkörper, der aus einem gut wärmeleitenden Material und insbesondere aus Metall besteht, um hierdurch einen guten Wärmeübertrag von der Laserlichtquelle 2 zum Kühlkörper zu erreichen. Zur effizienten Kühlung wird in der Ausführungsform der Fig. 1 durch den Kühlkörper 5 ein Kühlkanal geführt, dessen unteres und oberes Ende aus dem Gehäuse 3 herausragen und mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet sind. Durch den Kühlkanal wird Außenluft geführt, wobei die Führung der Au enluft schematisch durch die Pfeile F angedeutet ist. Der Kühlkanal ist dabei von dem Inneren des Gehäuses 3 separiert, so dass sichergestellt wird, dass die zur Kühlung verwendete Außenluft nicht in Kontakt mit den Elementen im Inneren des Gehäuses kommt, wodurch eine Verschmutzung der Laserlichtquelle bzw. der empfindlichen optischen Elemente der optischen Einrichtung 5 verhindert wird. Um einen effizienten Abtransport der Wärme der Laserlichtquelle über die Außenluft zu erreichen, ist in der Ausführungsform der Fig. 1 im Kühlkanal 8 ein schematisch angedeuteter Lüfter 7 vorgesehen, der außerhalb des Gehäuses 3 des Scheinwerfers angeordnet ist. Dieser Lüfter erzeugt den Luftstrom gemäß den Pfeilen P'. Der Lüfter kann ggf. auch die Funktion eines Kompressors übernehmen und durch eine Entspannung der Luft im Inneren des Kühlkörpers 5 zu einer weiteren Abkühlung führen. Im Inneren des Kühlkörpers 5 sind vorzugsweise oberflächenvergrößernde Elemente, insbesondere in der Form von Lamellen bzw. Rippen bzw. Stiften vorgesehen, um hierdurch eine gute Wärmeabgabe an die im Kühlkanal 8 geführte Außenluft zu erreichen. In einer weiteren Variante ist die Außenseite des Kühlkörpers in dem Bereich, in dem kein Kontakt zur Laserlichtquelle 2 besteht, thermisch isoliert, um hierdurch zu vermeiden, dass an die Außenluft abgegebene Wärme wieder an den Innenraum des Scheinwerfers übertragen wird.
Gegebenenfalls können in der Ausführungsform der Fig. 1 entsprechende mechanische Einrichtungen vorgesehen sein, um eine Verdrehung bzw. Verschwenkung der Laserlichtquelle 2 und der optischen Einrichtung 4 innerhalb des Gehäuses 3 zu ermögliche, und hierdurch Funktionalitäten wie Abbiegelicht oder adaptives Kurvenlicht umzusetzen. Hierzu ist ein (nicht gezeigter) Mechanismus vorgesehen, der die Drehung des Kühlkörpers zusammen mit der Laserlichtquelle ermöglicht. Ebenso kann hierzu eine flexible
Schlauchanbindung zwischen Scheinwerfergehäuse 3 und innen liegendem Kühler 5 verwendet werden. Anstatt bzw. zusätzlich zu einem Kühlkörper mit Kühlkanal kann zur Kühlung der Laserlichtquelle eine Heatpipe oder ein wärmeleitender bzw. metallischer Block verwendet werden. An einem Ende der Heatpipe bzw. des Blocks ist dabei die Laserlichtquelle vorgesehen, und das andere Ende der Heatpipe bzw. des Blocks führt aus dem Gehäuse des Scheinwerfers heraus und wird somit durch Außenluft gekühlt.
Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird in einer Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs eine Kühlung der Laserlichtquelle auf die erlaubte Betriebstemperatur auf einfache Weise durch Außenluft erreicht. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Beleuchtungsvorrichtung verbessert. Darüber hinaus wird ein direkter Austausch der kalten, eventuell verschmutzten Außenluft mit der heißen, reinen Innenluft im Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung vermieden. Ein solcher Austausch würde zur Verschmutzung der empfindlichen optischen Ele- mente im Inneren der Beleuchtungsvorrichtung und damit zu einer Beeinträchtigung des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung führen.
Bezugszeicheniiste
Beleuchtungsvorrichtung
Lasertichtquelle
Gehäuse
optische Einrichtung
Kühlkörper
Kühlkanal
Lüfter
Pfeile

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lichtquelle (2) aus einer Anzahl von Laserdioden sowie eine in einem Gehäuse (3) angeordnete optische Einrichtung (4) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung (P) aus dem Licht der Lichtquelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmesenke (5) vorgesehen ist, welche derart ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb der Lichtquelle (2) generierte Wärme im Wesentlichen ohne Zwischenschaltung der aus dem Inneren des Gehäuses stammenden Innenluft aufnimmt und die aufgenommene
Wärme an die von außerhalb des Gehäuses (3) stammende Außenluft im Wesentlichen ohne Zwischenschaltung der Innenluft abgibt.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) im Inneren des Gehäuses angeordnet ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (5) einen Kühlkörper umfasst, an dem im Betrieb der Lichtquelle (2) generierte Wärme abgeführt wird, wobei der Kühlkörper vorzugsweise Lamellen und/oder Rippen und oder Strfte umfasst und/oder zumindest teilweise ein Vollkörper und/oder zumindest teilweise ein Hohlkörper ist.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) am Kühlkörper angeordnet ist.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Kühlkörper zumindest ein von der Innenluft separierter Kühlkanal (6) zum Transport von Außenluft durch den Kühlkörper geführt ist.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüfter (7) zur Zufuhr von Außenluft zur Wärmesenke (5) vorgesehen ist, wobei der Lüfter (7) vorzugsweise außerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (7) im Kühlkanal (8) vorgesehen ist, wobei der Lüfter (7) vorzugsweise kühlere Luft von einer kühleren Stelle des Kraftfahrzeugs herantransportiert.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich der Außenseite des Kühlkörpers (5) und/oder des Kühlkanals (6), an dem kein Wärmeübertrag zwischen Lichtquelle (2) und Kühlkörper und/oder Kühlkanal (6) erfolgt, eine thermische Isolation vorgesehen ist.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper im Inneren des Gehäuses (3) angeordnet ist oder zumindest ein Teil des Kühlkörpers außerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (5) eine Heatpipe umfasst.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) an der Heatpipe angeordnet ist.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die im Betrieb der Lichtquelle (2) generierte Wärme über die Heatpipe an einen zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses (3) angeordneten Kühlkörper abgeführt wird.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) monochromatisches Licht erzeugt und ein Konvertierungselement zur Wandlung des Lichts der Lichtquelle (2) in Weißlicht vorgesehen ist.
14. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Signalleuchte und/oder einen Scheinwerfer umfasst.
15. Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beieuchtungsvorrichtungen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
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