EP2848860A1 - Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung und Beleuchtungseinrichtung mit einem solchen Lichtmodul - Google Patents

Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung und Beleuchtungseinrichtung mit einem solchen Lichtmodul Download PDF

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EP2848860A1
EP2848860A1 EP14183160.2A EP14183160A EP2848860A1 EP 2848860 A1 EP2848860 A1 EP 2848860A1 EP 14183160 A EP14183160 A EP 14183160A EP 2848860 A1 EP2848860 A1 EP 2848860A1
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EP
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light module
heat sink
light
line
cooling
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EP14183160.2A
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Anna Leippert
Michael Hiegler
Uwe Bormann
Dirk Blum
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Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Original Assignee
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F21S41/148—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device the main emission direction of the LED being perpendicular to the optical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
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    • F21S41/192—Details of lamp holders, terminals or connectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/47—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings

Definitions

  • the present invention relates to a light module for a lighting device of a motor vehicle.
  • the light module comprises a semiconductor light source and a heat sink, wherein the semiconductor light source is arranged in a thermal connection to the heat sink. Furthermore, the light module comprises an electrical line for the power supply and / or control of any electronic components of the illumination device.
  • the invention also relates to a lighting device of a motor vehicle, which comprises a housing and at least one light module arranged therein.
  • a lighting device of a motor vehicle usually a plurality of electrical lines is laid. For better handling of the lines, they can become one Cable harness be summarized.
  • the electrical lines are used for power supply and / or control of any electronic components of the lighting device.
  • the lines are used for power supply and / or control of an electromagnet, a stepper motor and / or any light source of the illumination device.
  • Electromagnets are used for switching moving parts of a light module, for example, to switch a flap-like aperture arrangement between a first position for low beam and another position for high beam.
  • the diaphragm assembly can be brought by the electromagnet in a certain number of intermediate positions, for example, to realize a dynamic light distribution.
  • Electric motors in particular in the form of stepper motors, are used, for example, for pivoting the light module relative to the housing of the illumination device in the horizontal direction for realizing a dynamic cornering light and / or in the vertical direction for realizing a headlamp leveling.
  • stepper motors can be used for rotating roller-type diaphragm arrangements, on the outer lateral surface of which different diaphragm contours are formed. By rotating the diaphragm arrangement, the different contours are moved into the beam path in order to realize a variable light distribution. Any other components of a light module can be moved by means of a stepper motor.
  • a light source of the illumination device may be as a conventional incandescent lamp, as a halogen lamp, as a gas discharge lamp or as one or more Semiconductor light sources, in particular in the form of a light emitting diode (LED), be formed.
  • the light sources are usually part of one or more light modules of the lighting device.
  • a clocked current signal is used, for example, in the form of a pulse width modulation for controlling a light source or an electric motor.
  • the timing of the current signal, the brightness of the light source and the rotational speed of the electric motor can be varied.
  • the present invention seeks to simplify the laying of electrical lines in a light module and cheaper and at the same time to improve the electromagnetic compatibility of current-carrying electrical lines.
  • the heat sink serves to dissipate heat that arises during operation of a semiconductor light source.
  • the heat sink must be made of a thermally highly conductive material, in particular of a metal. Heatsinks are available in particular in so-called. LED light modules. According to the invention it has been recognized that the heat sink at the same time also has very good interference-shielding properties due to its material properties. In the light module according to the invention, therefore, the heat sink is used on the one hand to dissipate heat from the semiconductor light source and on the other hand to shield electromagnetic interference generated by the current-carrying electrical lines. On a separate metal shielding of the electrical line can thus be dispensed with, without this would degrade the electromagnetic compatibility.
  • the light module according to the invention may also comprise more than one semiconductor light source, more than one heat sink and more than one line.
  • the line can be guided along the heat sink, so that the heat sink shields the electromagnetic radiation emanating from the line with respect to the remaining part of the light module or the illumination device.
  • the present invention provides a particularly simple light module, which can be handled particularly well as a unit, for a lighting device of a motor vehicle, which additionally also has a particularly good electromagnetic compatibility.
  • the heat sink has a main element and a plurality of cooling elements projecting therefrom and spaced apart, wherein the part of the line guided through the heat sink extends through the heat sink between the cooling elements.
  • the cooling elements are preferably designed as cooling fins or as cooling pins.
  • the main element preferably has a certain areal extent, the cooling elements projecting radially outward with respect to the areal extent of the main element.
  • the cooling elements can be bent together after laying the line between the cooling elements on the line. As a result, the heat sink surrounds the passed-through line almost completely. In addition, the line can not fall out of the heat sink and is held by this in the light module at a predetermined position.
  • the heat sink has a depression in which the part of the conduit guided through the heat sink extends.
  • the heat sink comprises a main element and a plurality of projecting, spaced-apart cooling elements, wherein the recess is formed in the main element.
  • the recess is at least partially covered by a printed circuit board on which the semiconductor light source is arranged.
  • a surface of the board is provided with a metallic coating.
  • the surface of the board facing the heat sink and at least partially resting on the heat sink is provided with the metallic coating.
  • the heat sink has a bore in which the part of the line guided through the heat sink extends. In this way, a complete shielding of the guided through the heat sink part of the line can be achieved on all sides.
  • the bore can run through the main element and / or through the cooling elements of the heat sink.
  • the heat sink is grounded. This is often the case with light modules anyway, so there is no need for an extra operation to ground the shield for the line.
  • the object of the present invention is also achieved by a lighting device of a motor vehicle, which has a housing in which at least one light module according to the invention is arranged.
  • the lighting device 1 is designed as a motor vehicle headlight. Of course, it could also be designed as any motor vehicle light.
  • the headlight 1 comprises a housing 2, which is preferably made of a plastic.
  • the housing 2 In a light exit direction 3, the housing 2 has a light exit opening 4, which is closed by means of a transparent cover 5.
  • the cover 5 is preferably made of a glass or transparent plastic material. It may comprise, at least in sections, optically active elements (for example prisms or cylindrical lenses) which deflect the light passing through the cover 5, in particular may scatter it. Such a cover 5 is also referred to as a diffuser. Alternatively, the cover 5 may be configured without optically active elements, wherein it is then referred to as a clear disc.
  • any number of light modules can be arranged, which serve either alone or in combination with each other to produce different headlight and / or lighting functions.
  • a first light module 6 is provided, which may be formed for example as a reflection module or as a projection module.
  • the light module 6 serves, for example, either alone or in combination with other light modules to produce a low beam, a high beam, a city light, a highway light, a highway light, a bad weather light, a fog light or any adaptive light distribution.
  • the light module 6 is in FIG. 4 drawn only schematically.
  • the light module 7 generates, for example, a position light, a parking light, a daytime running light, a flashing light or the like.
  • an inventive light module 10 is arranged, which can serve to generate any headlight and / or lighting function.
  • the light module 10 comprises a semiconductor light source 11, which is designed, for example, as a light-emitting diode (LED).
  • LED light-emitting diode
  • the light module 10 may also have more than the light-emitting diode 11 shown.
  • Several light emitting diodes 11 are preferably arranged in a so-called LED matrix next to and / or above one another in a plane. The main emission direction of the light-emitting diode 11 is upwards directed.
  • the light emitted by the light-emitting diode 11 strikes a reflector 12, which then deflects the light substantially in the light exit direction 3.
  • the reflector 12 is preferably parabolic or paraboloidal, wherein the light-emitting diode 11 is preferably positioned at the focal point of the reflector 12.
  • the reflector 12 may also have a shape deviating from a parabolic or paraboloid shape, in particular an arbitrary free form.
  • the light emitting diode 11 is associated with a heat sink 13, which dissipates the heat occurring during operation of the light emitting diode 11.
  • the heat sink 13 is made of a thermally highly conductive material, such as a metal, in particular die-cast aluminum. For better heat dissipation, it is conceivable that the heat sink 13 projects through a corresponding opening in the headlight housing 2 to the outside.
  • the cooling body 13 can be equipped with suitable surface-enlarging cooling elements, for example, with cooling fins or cooling pins, which in FIG. 4 but not shown.
  • a plurality of electrical lines are laid, which are used for power supply and / or control of any electrical and / or electronic components of the light modules 6, 7, 10 and the lighting device 1.
  • the electrical wires are in FIG. 4 not shown.
  • the electrical lines for power supply and / or control of the light sources of the light modules 6, 7 and the light emitting diode 11 of the light module 10 may serve. It is also conceivable that the electrical lines for power supply and / or control of electric motors, in particular of stepper motors, for example for pivoting the light modules 6, 10 in the horizontal and / or serve vertical direction.
  • the electrical leads are encased with a metal shield to improve electromagnetic compatibility and to shield EMC interference.
  • a metal shield to improve electromagnetic compatibility and to shield EMC interference.
  • this is costly and expensive and complicates the handling of the lines. Therefore, it is proposed according to the present invention that at least a part of the lines extends at least through a part of the heat sink 13. This will be explained below with reference to FIGS. 1 to 3 explained in more detail.
  • an inventive light module 10 is exemplified. It is conceivable that the light module 10 has, in addition to the illustrated components, further components which, for the sake of clarity, however, can be found in FIG FIG. 1 are not shown.
  • Such an additional component could for example be a reflector 12 or a so-called intent optics made of a transparent plastic or glass material for bundling the light emitted by the light emitting diodes 11 by means of total reflection.
  • a component could also be a projection lens, which projects the light emitted by the light emitting diodes 11, focused light onto the road ahead of the motor vehicle to produce a desired light distribution.
  • the additional component could also be a diaphragm arrangement, which at least a part of the emitted from the LED 11 and shielded by a primary optics bundled light to achieve a shielded light distribution (eg low beam, fog light, etc.).
  • a shielded light distribution eg low beam, fog light, etc.
  • the light module 10 off FIG. 1 For example, there are three light emitting diodes 11. These are arranged on a common board 14.
  • the circuit board 14 is in turn arranged on the heat sink 13, so that a thermally conductive connection results from the light emitting diodes 11 via the circuit board 14 to the heat sink 13.
  • the cooling fins 15 are arranged at a distance from one another. They protrude from a main element 19 of the heat sink 13 from this radially downward.
  • an electrical line 16 is passed through the heat sink 13 in a gap 17 between two cooling fins 15.
  • an efficient shielding of the line 16 can be achieved at least in the region of the light module 10.
  • the part of the line 16 running outside the heat sink 13 can either remain unshielded or can be covered with a separate metal shield of a conventional type.
  • more than one conduit 16 in the one gap 17 or in different spaces 17 can be passed through the heat sink 13.
  • the two cooling fins 15, which extend in addition to the guided through the heat sink 13 line 16 and laterally delimit the gap 17, are bent in the direction of the gap 17 and largely close it , In this way, an almost complete shielding of the Line 16 can be achieved on all sides.
  • the line 16 is securely held in the heat sink, so that can be dispensed with additional separate holding elements for holding the line 16 with respect to the light module 10 and the headlight housing 2.
  • cooling body 13 instead of the illustrated cooling fins 15 cooling pins or differently configured cooling elements, between which the line 16 can pass through the heat sink 13. It is also conceivable that the cooling fins 15 other than in FIG. 1 shown, have substantially rectangular cross-sectional shape.
  • FIG. 2 a further embodiment of a light module 10 according to the invention is shown.
  • the light module 10 has only one light-emitting diode 11.
  • the cooling body 13 has cooling pins 18 which, in the illustrated embodiment, have a rectangular, in particular a square, cross section. Of course, it is conceivable that the cooling pins 18 also have a round, oval or other cross-section.
  • a bore 20 is formed in the main element 19 of the heat sink 13, from which the cooling pins 18 protrude radially downward, through which the conduit 16 is passed.
  • FIG. 3 a further embodiment of a light module 10 according to the invention is shown.
  • the cooling element 13 no psychverierernden cooling elements, but consists only of a plate-shaped main element 19.
  • the heat sink 13 is grounded.
  • the recess 21 is at least partially covered in the finished assembled state of the light module 10 by the circuit board 14, on which the light-emitting diode 11 is arranged.
  • the board 14 is shown in the unassembled state.
  • the board 14 is lowered down to the top of the heat sink 13 in the position indicated by 14 'and fixed on the heat sink.
  • the board 14 may provide additional shielding enhancement to the conduit 16 through the recess 21.
  • the shielding effect can be further improved by providing at least one surface of the board 14 with a metallic coating.
  • the coating 22 can be applied in any manner.
  • FIGS. 1 to 3 are at the beginning and at the end of the exemplary drawn line 16 electrical or electronic components A and B symbolically drawn.
  • These components A, B can be any energy sources or consumers of a lighting device 1 or of the motor vehicle.
  • a power source for example, a vehicle battery
  • a control device for the lighting device 1 or a control device for one of the light modules 6, 7, 10 are used.
  • a consumer for example, serve an electromagnet, a stepping motor and / or any light source.
  • the heat sink 13 is not only used to dissipate heat from the light emitting diode 11, but also serves to EMC shield the line 16.
  • the heat sink 13 also serves to EMC shield the line 16.
  • a light module 10 according to the invention also comprises any combination of different features of the light modules 10 from the FIGS. 1 to 3 having.
  • the light modules 10 from the Figures 1 and 2 have a grounded heat sink 13.
  • the number and arrangement of the LEDs 11 can be chosen arbitrarily in the light module 10 according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul (10) für eine Beleuchtungseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul (10) umfasst eine Halbleiterlichtquelle (11) und einen Kühlkörper (13), wobei die Halbleiterlichtquelle (11) in einer thermischen Verbindung zu dem Kühlkörper (13) angeordnet ist. Ferner umfasst das Lichtmodul (10) eine elektrische Leitung (16) zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung von beliebigen elektrischen oder elektronischen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung (1). Um die elektrischen Leitungen (16) möglichst einfach, schnell und effizient abschirmen zu können, wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Leitung (16) zumindest durch einen Teil des Kühlkörpers (13) verläuft.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul umfasst eine Halbleiterlichtquelle und einen Kühlkörper, wobei die Halbleiterlichtquelle in einer thermischen Verbindung zu dem Kühlkörper angeordnet ist. Ferner umfasst das Lichtmodul eine elektrische Leitung zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung von beliebigen elektronischen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die ein Gehäuse und mindestens ein darin angeordnetes Lichtmodul umfasst.
  • In einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs ist üblicherweise eine Vielzahl elektrischer Leitungen verlegt. Zur besseren Handhabung der Leitungen können diese zu einem Kabelbaum zusammengefasst sein. Die elektrischen Leitungen dienen zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung beliebiger elektronischer Komponenten der Beleuchtungseinrichtung. Insbesondere dienen die Leitungen zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung eines Elektromagneten, eines Schrittmotors und/oder einer beliebigen Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung.
  • Elektromagneten werden zum Umschalten beweglicher Teile eines Lichtmoduls eingesetzt, beispielsweise zum Umschalten einer klappenartigen Blendenanordnung zwischen einer ersten Position für Abblendlicht und einer weiteren Position für Fernlicht. Die Blendenanordnung kann durch den Elektromagneten auch in eine bestimmte Anzahl an Zwischenpositionen gebracht werden, um bspw. eine dynamische Lichtverteilung zu realisieren.
  • Elektromotoren, insbesondere in Form von Schrittmotoren, werden beispielsweise zum Verschwenken des Lichtmoduls relativ zum Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung in horizontaler Richtung zur Realisierung eines dynamischen Kurvenlichts und/oder in vertikaler Richtung zur Realisierung einer Leuchtweiteregelung eingesetzt. Außerdem können Schrittmotoren zum Drehen von walzenartigen Blendenanordnungen genutzt werden, auf deren äußerer Mantelfläche verschiedene Blendenkonturen ausgebildet sind. Durch Drehen der Blendenanordnung werden die unterschiedlichen Konturen in den Strahlengang bewegt, um eine variable Lichtverteilung zu realisieren. Auch beliebig andere Komponenten eines Lichtmoduls können mittels eines Schrittmotors bewegt werden.
  • Eine Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung kann als eine herkömmliche Glühlampe, als eine Halogen-Lampe, als eine Gasentladungslampe oder als eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen, insbesondere in Form einer Leuchtdiode (LED), ausgebildet sein. Die Lichtquellen sind in der Regel Bestandteil eines oder mehrerer Lichtmodule der Beleuchtungseinrichtung.
  • Elektrische Leitungen, die ein variierendes Stromsignal, insbesondere eine getaktetes Stromsignal, führen, können elektromagnetische Störungen verursachen, die eine ordnungsgemäße Funktion der elektrischen und elektronischen Komponenten des Lichtmoduls bzw. der Beleuchtungseinrichtung, sowie anderer elektrischer und/oder elektronischer Komponenten des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen. Ein getaktetes Stromsignal dient bspw. in Form einer Pulsweitemodulation zur Ansteuerung einer Lichtquelle oder eines Elektromotors. Über die Taktung des Stromsignals kann die Helligkeit der Lichtquelle bzw. die Drehzahl des Elektromotors variiert werden.
  • Zur EMV-Abschirmung ist es deshalb aus dem Stand der Technik bekannt, frei liegende Leitungen bzw. Kabelbäume mit einer Metallschirmung zu ummanteln, um die elektromagnetischen Störungen abzuschirmen. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit ist die Metallschirmung in der Regel geerdet. Die Verwendung von Leitungen bzw. Kabelbäumen mit einer Metallschirmung ist jedoch relativ teuer in der Herstellung und aufwändig in der Handhabung. Die Metallschirmung ist relativ teuer und muss in einem separaten Arbeitsschritt um die Leitung bzw. den Kabelbaum gebracht werden. Ferner ist beispielsweise ein möglicher minimaler Biegeradius der Leitungen durch die Metallschirmung begrenzt. Das bedeutet, dass mit einer Metallschirmung versehene Leitungen nur in einem relativ großen Biegeradius verlegt werden können. Außerdem führt die Metallschirmung zu relativ starren Leitungen bzw. Kabelbäumen. Schließlich ist ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich, um die Metallschirmung zu erden.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verlegen elektrischer Leitungen in einem Lichtmodul einfacher und kostengünstiger zu gestalten und gleichzeitig die elektromagnetische Verträglichkeit stromführender elektrischer Leitungen zu verbessern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Lichtmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Leitung zumindest durch einen Teil des Kühlkörpers verläuft.
  • Der Kühlkörper dient zum Abführen von Wärme, die beim Betrieb einer Halbleiterlichtquelle entsteht. Zu diesem Zweck muss der Kühlkörper aus einem thermisch gut leitfähigen Material, insbesondere aus einem Metall, bestehen. Kühlkörper sind insbesondere bei sog. LED-Lichtmodulen vorhanden. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass der Kühlkörper aufgrund seiner Materialeigenschaften gleichzeitig auch sehr gute störungsabschirmende Eigenschaften hat. In dem erfindungsgemäßen Lichtmodul wird der Kühlkörper deshalb einerseits zum Abführen von Wärme von der Halbleiterlichtquelle und andererseits zum Abschirmen elektromagnetischer Störungen, die von den stromführenden elektrischen Leitungen erzeugt werden, genutzt. Auf eine gesonderte Metallschirmung der elektrischen Leitung kann somit verzichtet werden, ohne dass sich dadurch die elektromagnetische Verträglichkeit verschlechtern würde.
  • In der Regel ist eine vollständige Abschirmung der gesamten elektrischen Leitung nicht erforderlich. Es kann unter Umständen ausreichend sein, wenn die störende elektromagnetische Abstrahlung der Leitung in einen bestimmten Raumbereich des Lichtmoduls bzw. der Beleuchtungseinrichtung unterbunden wird. Falls erforderlich, können diejenigen Teile der Leitung, die nicht durch den Kühlkörper verlaufen, mittels einer separaten Metallschirmung herkömmlicher Art abgeschirmt werden. In der Regel wird dies aber nicht erforderlich sein.
  • Aufgrund der durch den Kühlkörper verlaufenden Leitung kann diese durch den Kühlkörper zusätzlich auch in dem Lichtmodul an einer definierten Position gehalten werden, so dass auf zusätzliche, separate Halteelemente, welche die Leitung bezüglich des Lichtmoduls bzw. des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung halten, verzichtet werden kann.
  • Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Lichtmodul auch mehr als eine Halbleiterlichtquelle, mehr als einen Kühlkörper und mehr als eine Leitung umfassen. Insbesondere ist es denkbar, auch mehr als eine elektrische Leitung mit Hilfe des Kühlkörpers abzuschirmen. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, die elektrische Leitung mit Hilfe des Kühlkörpers abzuschirmen. Insbesondere kann die Leitung an dem Kühlkörper entlang geführt sein, so dass der Kühlkörper die elektromagnetische Strahlung, die von der Leitung ausgeht, gegenüber dem restlichen Teil des Lichtmoduls bzw. der Beleuchtungseinrichtung abschirmt.
  • Insgesamt ergibt sich durch die vorliegende Erfindung ein besonders einfach aufgebautes, besonders gut als eine Einheit handhabbares Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, das zudem noch eine besonders gute elektromagnetische Verträglichkeit aufweist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper ein Hauptelement und mehrere davon abstehende, zueinander beabstandete Kühlelemente aufweist, wobei der durch den Kühlkörper geführte Teil der Leitung zwischen den Kühlelementen durch den Kühlkörper verläuft. Die Kühlelemente sind vorzugsweise als Kühlrippen oder als Kühlstifte ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass ein Kühlkörper herkömmlicher Bauart verwendet werden kann und der Kühlkörper nicht konstruktiv verändert werden muss, damit er neben der wärmeableitenden auch die störungsabschirmenden Eigenschaften hat und zur Abschirmung der Leitung genutzt werden kann. Zudem kann die Leitung besonders einfach von außen in den Kühlkörper eingebracht werden, indem sie einfach durch die Kühlelemente geführt wird. Das Hauptelement hat vorzugsweise eine bestimmte Flächenerstreckung, wobei die Kühlelemente radial bezüglich der Flächenerstreckung des Hauptelements von diesem nach außen abstehen. Um den abschirmenden Effekt des Kühlkörpers noch zu verbessern, können die Kühlelemente nach dem Verlegen der Leitung zwischen den Kühlelementen über der Leitung zusammengebogen werden. Dadurch umgibt der Kühlkörper die hindurchgeführte Leitung nahezu vollständig. Zudem kann die Leitung nicht aus dem Kühlkörper herausfallen und ist durch diesen in dem Lichtmodul an einer vorgegebenen Position gehalten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper eine Vertiefung aufweist, in der der durch den Kühlkörper geführte Teil der Leitung verläuft. Vorteilhafterweise umfasst der Kühlkörper ein Hauptelement und mehrere davon abstehende, zueinander beabstandete Kühlelemente auf, wobei die Vertiefung in dem Hauptelement ausgebildet ist.
  • Um den abschirmenden Effekt des Kühlkörpers noch zu verbessern wird ferner vorgeschlagen, dass die Vertiefung zumindest teilweise durch eine Platine, auf der die Halbleiterlichtquelle angeordnet ist, abgedeckt ist. Diesbezüglich kann es vorteilhaft sein, wenn eine Oberfläche der Platine mit einer metallischen Beschichtung versehen ist. Vorzugsweise ist die dem Kühlkörper zugewandte und auf dem Kühlkörper zumindest abschnittsweise zur Auflage kommende Oberfläche der Platine mit der metallischen Beschichtung versehen.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper eine Bohrung aufweist, in der der durch den Kühlkörper geführte Teil der Leitung verläuft. Auf diese Weise kann eine vollständige Abschirmung des durch den Kühlkörper geführten Teils der Leitung zu allen Seiten hin erzielt werden. Die Bohrung kann dabei durch das Hauptelement und/oder durch die Kühlelemente des Kühlkörpers verlaufen.
  • Um die abschirmende Wirkung des Kühlkörpers zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper geerdet ist. Dies ist bei Lichtmodulen häufig sowieso der Fall, so dass es keines zusätzlichen Arbeitsschritts bedarf, um die Abschirmung für die Leitung zu erden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs gelöst, die ein Gehäuse aufweist, in dem mindestes ein erfindungsgemäßes Lichtmodul angeordnet ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
    Figur 2
    ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
    Figur 3
    ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform; und
    Figur 4
    eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
  • In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung 1 ist als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet. Selbstverständlich könnte sie auch als eine beliebige Kraftfahrzeugleuchte ausgebildet sein. Der Scheinwerfer 1 umfasst ein Gehäuse 2, das vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 3 weist das Gehäuse 2 eine Lichtaustrittsöffnung 4 auf, die mittels einer transparenten Abdeckscheibe 5 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 5 ist vorzugsweise aus einem Glas- oder transparenten Kunststoffmaterial gefertigt. Sie kann zumindest abschnittsweise optisch wirksame Elemente (z.B. Prismen oder Zylinderlinsen) aufweisen, die das durch die Abdeckscheibe 5 hindurchtretende Licht umlenken, insbesondere streuen können. Eine solche Abdeckscheibe 5 wird auch als Streuscheibe bezeichnet. Alternativ kann die Abdeckscheibe 5 auch ohne optisch wirksame Elemente ausgestaltet sein, wobei sie dann als klare Scheibe bezeichnet wird.
  • Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 2 kann eine beliebige Anzahl von Lichtmodulen angeordnet sein, die entweder alleine oder in Kombination miteinander zur Erzeugung verschiedener Scheinwerfer- und/oder Leuchtenfunktionen dienen.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erstes Lichtmodul 6 vorgesehen, das beispielsweise als ein Reflexionsmodul oder als ein Projektionsmodul ausgebildet sein kann. Das Lichtmodul 6 dient beispielsweise entweder alleine oder in Kombination mit anderen Lichtmodulen zur Erzeugung eines Abblendlichts, eines Fernlichts, eines Stadtlichts, eines Landstraßenlichts, eines Autobahnlichts, eines Schlechtwetterlichts, eines Nebellichts oder einer beliebigen adaptiven Lichtverteilung. Das Lichtmodul 6 ist in Figur 4 nur schematisch gezeichnet.
  • Unterhalb des Lichtmoduls 6 verläuft ein länglich ausgebildetes weiteres Lichtmodul 7, das zur Erzeugung einer beliebigen Leuchtenfunktion dienen kann. Das Lichtmodul 7 erzeugt beispielsweise ein Positionslicht, ein Standlicht, ein Tagfahrlicht, ein Blinklicht oder Ähnliches.
  • Schließlich ist in dem Scheinwerfergehäuse 2 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 angeordnet, das zur Erzeugung einer beliebigen Scheinwerfer- und/oder Leuchtenfunktion dienen kann. Das Lichtmodul 10 umfasst eine Halbleiterlichtquelle 11, die beispielsweise als eine Leuchtdiode (LED) ausgebildet ist. Selbstverständlich kann das Lichtmodul 10 auch mehr als die eine dargestellte Leuchtdiode 11 aufweisen. Mehrere Leuchtdioden 11 sind vorzugsweise in einer sogenannten LED-Matrix neben-und/oder übereinander in einer Ebene angeordnet. Die Hauptabstrahlrichtung der Leuchtdiode 11 ist nach oben gerichtet. Das von der Leuchtdiode 11 ausgesandte Licht trifft auf einen Reflektor 12, der das Licht dann im Wesentlichen in die Lichtaustrittsrichtung 3 umlenkt. Der Reflektor 12 ist vorzugsweise parabelförmig oder paraboloid ausgebildet, wobei die Leuchtdiode 11 vorzugsweise im Brennpunkt des Reflektors 12 positioniert ist. Selbstverständlich kann der Reflektor 12 auch eine von einer Parabel- oder Paraboloidform abweichende Form, insbesondere eine beliebige Freiform, aufweisen.
  • Der Leuchtdiode 11 ist ein Kühlkörper 13 zugeordnet, der die während des Betriebs der Leuchtdiode 11 auftretende Wärme ableitet. Der Kühlkörper 13 besteht aus einem thermisch gut leitfähigen Material, beispielsweise einem Metall, insbesondere aus Aluminiumdruckguss. Zur besseren Wärmeableitung ist es denkbar, dass der Kühlkörper 13 durch eine entsprechende Öffnung im Scheinwerfergehäuse 2 nach außen ragt. Der Kühlkörper 13 kann mit geeigneten flächenvergrößernden Kühlelementen ausgestattet sein, beispielsweise mit Kühlrippen oder Kühlstiften, die in Figur 4 jedoch nicht dargestellt sind.
  • In dem Scheinwerfergehäuse 2 sind eine Vielzahl elektrischer Leitungen verlegt, die zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung von beliebigen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Lichtmodule 6, 7, 10 bzw. der Beleuchtungseinrichtung 1 dienen. Die elektrischen Leitungen sind in Figur 4 nicht dargestellt. Insbesondere können die elektrischen Leitungen zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung der Lichtquellen der Lichtmodule 6, 7 und der Leuchtdiode 11 des Lichtmoduls 10 dienen. Ferner ist es denkbar, dass die elektrischen Leitungen zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung von Elektromotoren, insbesondere von Schrittmotoren, beispielsweise zum Verschwenken der Lichtmodule 6, 10 in horizontaler und/oder vertikaler Richtung dienen. Ferner ist es denkbar, dass elektrische Leitungen zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung von Elektromagneten vorgesehen sind, die beispielsweise zum Umschalten einer klappenartigen Blendenanordnung des Lichtmoduls 6 dienen. Auf diese Weise kann die Lichtverteilung zwischen einem Abblendlicht und einem Fernlicht und ggf. weiteren Lichtverteilungen umgeschaltet werden.
  • Im Stand der Technik werden die elektrischen Leitungen zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit und zum Abschirmen von EMV-Störungen mit einer Metallschirmung ummantelt. Dies ist jedoch aufwändig und teuer und erschwert die Handhabung der Leitungen. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Leitungen zumindest durch einen Teil des Kühlkörpers 13 verläuft. Dies wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
  • In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 beispielhaft dargestellt. Es ist denkbar, dass das Lichtmodul 10 außer den dargestellten Komponenten noch weitere Bauteile aufweist, die der besseren Übersichtlichkeit wegen jedoch in Figur 1 nicht dargestellt sind. Ein solches zusätzliches Bauteil könnte beispielsweise ein Reflektor 12 sein oder eine sogenannte Vorsatzoptik aus einem transparenten Kunststoff- oder Glasmaterial zum Bündeln des von den Leuchtdioden 11 ausgesandten Lichts mittels Totalreflexion. Ein solches Bauteil könnte aber auch eine Projektionslinse sein, die das von den Leuchtdioden 11 ausgesandte, gebündelte Licht auf die Fahrbahn vor das Kraftfahrzug zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung projiziert. Das zusätzliche Bauteil könnte aber auch eine Blendenanordnung sein, welche zumindest einen Teil des von der LED 11 ausgesandten und von einer Primäroptik gebündelten Lichts abschirmt, um eine abgeschirmte Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Nebellicht, etc.) zu erzielen.
  • Das Lichtmodul 10 aus Figur 1 umfasst beispielhaft drei Leuchtdioden 11. Diese sind auf einer gemeinsamen Platine 14 angeordnet. Die Platine 14 ist wiederum auf dem Kühlkörper 13 angeordnet, so dass sich eine thermisch leitfähige Verbindung von den Leuchtdioden 11 über die Platine 14 zu dem Kühlkörper 13 ergibt. Zur Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche weist der Kühlkörper 13 auf einer der Platine 14 gegenüberliegenden Seite flächenvergrößernde Kühlelemente in Form von Kühlrippen 15 auf. Die Kühlrippen 15 sind in einem Abstand zueinander angeordnet. Sie ragen von einem Hauptelement 19 des Kühlkörpers 13 von diesem radial nach unten ab.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine elektrische Leitung 16 in einem Zwischenraum 17 zwischen zwei Kühlrippen 15 durch den Kühlkörper 13 hindurchgeführt. Auf diese Weise kann eine effiziente Abschirmung der Leitung 16 zumindest im Bereich des Lichtmoduls 10 erzielt werden. Der außerhalb des Kühlkörpers 13 verlaufende Teil der Leitung 16 kann entweder ungeschirmt bleiben oder aber mit einer separaten Metallschirmung herkömmlicher Art ummantelt werden. Selbstverständlich können auch mehr als die eine Leitung 16 in dem einen Zwischenraum 17 oder in verschiedenen Zwischenräumen 17 durch den Kühlkörper 13 hindurchgeführt werden. Um den Abschirmeffekt durch den Kühlkörper 13 noch zu verbessern, ist es denkbar, dass die beiden Kühlrippen 15, die neben der durch die Kühlkörper 13 hindurchgeführten Leitung 16 verlaufen und den Zwischenraum 17 seitlich begrenzen, in Richtung des Zwischenraums 17 gebogen werden und diesen weitgehend verschließen. Auf diese Weise kann eine nahezu vollständige Abschirmung der Leitung 16 zu allen Seiten hin erzielt werden. Außerdem ist die Leitung 16 sicher in dem Kühlkörper gehalten, so dass auf zusätzliche separate Halteelemente zum Halten der Leitung 16 bezüglich des Lichtmoduls 10 bzw. des Scheinwerfergehäuses 2 verzichtet werden kann.
  • Selbstverständlich ist es denkbar, dass der Kühlkörper 13 statt der dargestellten Kühlrippen 15 Kühlstifte oder anders ausgestaltete Kühlelemente aufweist, zwischen denen die Leitung 16 durch den Kühlkörper 13 verlaufen kann. Ebenso ist es denkbar, dass die Kühlrippen 15 eine andere als die in Figur 1 dargestellte, im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweisen.
  • In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 dargestellt. Dabei weist das Lichtmodul 10 lediglich eine Leuchtdiode 11 auf. Der Kühlkörper 13 weist statt Kühlrippen 15 Kühlstifte 18 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Querschnitt haben. Selbstverständlich ist es denkbar, dass die Kühlstifte 18 auch einen runden, ovalen oder sonstigen Querschnitt aufweisen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Hauptelement 19 des Kühlkörpers 13, von dem aus die Kühlstifte 18 radial nach unten abstehen, eine Bohrung 20 ausgebildet, durch welche die Leitung 16 hindurchgeführt ist.
  • In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 dargestellt. Dabei weist das Kühlelement 13 keine flächenvergrößernden Kühlelemente auf, sondern besteht lediglich aus einem plattenförmigen Hauptelement 19. Der Kühlkörper 13 ist geerdet. Auf einer der Platine 14 mit der Leuchtdiode 11 zugewandten Seite des Kühlkörpers 13, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Oberseite des Kühlkörpers 13, ist eine Vertiefung 21 eingebracht worden, in der der durch den Kühlkörper 13 geführte Teil der Leitung 16 verläuft. Die Vertiefung 21 ist im fertig montierten Zustand des Lichtmoduls 10 zumindest teilweise durch die Platine 14, auf der die Leuchtdiode 11 angeordnet ist, abgedeckt. In Figur 3 ist die Platine 14 im nicht montierten Zustand dargestellt. Zur Montage wird die Platine 14 nach unten auf die Oberseite des Kühlkörpers 13 in die mit 14' bezeichnete Position abgesenkt und auf dem Kühlkörper befestigt. Die Platine 14 kann für eine zusätzliche Verbesserung der Abschirmung der durch die Vertiefung 21 verlaufenden Leitung 16 sorgen. Der Abschirmeffekt kann noch dadurch verbessert werden, dass mindestens eine Oberfläche der Platine 14 mit einer metallischen Beschichtung versehen ist. Eine im montierten Zustand mit dem Kühlkörper 13 in Berührung tretende Oberfläche der Platine 14, in dem dargestellten Beispiel also die Unterseite der Platine 14, ist in Figur 3 mit einer metallischen Beschichtung 22 versehen. Die Beschichtung 22 kann auf beliebige Weise aufgebracht werden.
  • In den Figuren 1 bis 3 sind am Anfang und am Ende der beispielhaft eingezeichneten Leitung 16 elektrische bzw. elektronische Komponenten A und B symbolisch eingezeichnet worden. Diese Komponenten A, B können beliebige Energiequellen oder Verbraucher einer Beleuchtungseinrichtung 1 oder des Kraftfahrzeugs sein. Als Energiequelle kann beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, ein Steuergerät für die Beleuchtungseinrichtung 1 oder ein Steuergerät für eines der Lichtmodule 6, 7, 10 dienen. Als Verbraucher kann beispielsweise ein Elektromagnet, ein Schrittmotor und/oder eine beliebige Lichtquelle dienen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, elektrische Leitungen 16 in einem Lichtmodul 10 einfach, schnell und kostengünstig zu verlegen und gleichzeitig für eine besonders wirksame EMV-Abschirmung zu sorgen. Dabei wird der Kühlkörper 13 nicht nur zum Abführen von Wärme von der Leuchtdiode 11 genutzt, sondern dient gleichzeitig auch zur EMV-Abschirmung der Leitung 16. Selbstverständlich ist es denkbar, auch mehr als die eine dargestellte Leitung 16 durch den Kühlkörper 13 zu führen, um sie dadurch abzuschirmen. Es ist ferner denkbar, dass ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 auch eine beliebige Kombination verschiedener Merkmale der Lichtmodule 10 aus den Figuren 1 bis 3 aufweist. So können bspw. auch die Lichtmodule 10 aus den Figuren 1 und 2 einen geerdeten Kühlkörper 13 aufweisen. Auch die Anzahl und Anordnung der LEDs 11 kann bei dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 10 beliebig gewählt werden.

Claims (14)

  1. Lichtmodul (10) für eine Beleuchtungseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, das Lichtmodul (10) umfassend eine Halbleiterlichtquelle (11) und einen Kühlkörper (13), wobei die Halbleiterlichtquelle (11) in einer thermischen Verbindung zu dem Kühlkörper (13) angeordnet ist, und ferner umfassend eine elektrische Leitung (16) zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung von beliebigen elektronischen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Leitung (16) zumindest durch einen Teil des Kühlkörpers (13) verläuft.
  2. Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (13) ein Hauptelement (19) und mehrere davon abstehende, zueinander beabstandete Kühlelemente (15, 18) aufweist, wobei der durch den Kühlkörper (13) geführte Teil der Leitung (16) zwischen den Kühlelementen (15, 18) durch den Kühlkörper (13) verläuft.
  3. Lichtmodul (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (15, 18) nach dem Verlegen der Leitung (16) zwischen den Kühlelementen (15, 18) über der Leitung (16) zusammengebogen sind.
  4. Lichtmodul (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente als Kühlrippen (15) oder Kühlstifte (18) ausgebildet sind.
  5. Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (13) eine Vertiefung (21) aufweist, in der der durch den Kühlkörper (13) geführte Teil der Leitung (16) verläuft.
  6. Lichtmodul (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (13) ein Hauptelement (19) und mehrere davon abstehende, zueinander beabstandete Kühlelemente (15, 18) aufweist, wobei die Vertiefung (21) in dem Hauptelement (19) ausgebildet ist.
  7. Lichtmodul (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (21) zumindest teilweise durch eine Platine (14), auf der die Halbleiterlichtquelle (11) angeordnet ist, abgedeckt ist.
  8. Lichtmodul (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Oberfläche der Platine (14) mit einer metallischen Beschichtung (22) versehen ist.
  9. Lichtmodul (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf dem Kühlkörper (13) angeordnete Oberfläche der Platine (14) mit der metallischen Beschichtung (22) versehen ist.
  10. Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (13) eine Bohrung (20) aufweist, in der der durch den Kühlkörper (13) geführte Teil der Leitung (16) verläuft.
  11. Lichtmodul (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (13) ein Hauptelement (19) und mehrere davon abstehende, zueinander beabstandete Kühlelemente (15, 18) aufweist, wobei die Bohrung (20) in dem Hauptelement (19) ausgebildet ist.
  12. Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (13) geerdet ist.
  13. Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (16) zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung eines Elektromagneten, eines Schrittmotors und/oder einer Lichtquelle ausgebildet ist.
  14. Beleuchtungseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, die Beleuchtungseinrichtung (1) umfassend ein Gehäuse (2) und mindestens ein darin angeordnetes Lichtmodul (6, 7, 10), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lichtmodule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
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