EP3537034A1 - Kühlblech für elektronikbauteile in fahrzeugleuchten und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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EP3537034A1
EP3537034A1 EP18160902.5A EP18160902A EP3537034A1 EP 3537034 A1 EP3537034 A1 EP 3537034A1 EP 18160902 A EP18160902 A EP 18160902A EP 3537034 A1 EP3537034 A1 EP 3537034A1
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EP
European Patent Office
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cooling plate
distal end
strips
heat
sections
Prior art date
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Application number
EP18160902.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3537034B1 (de
Inventor
Thorsten Hornung
Viktor Covasala
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Odelo GmbH
Original Assignee
Odelo GmbH
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Publication date
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    • 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 invention relates to a cooling plate for electronic components in vehicle lights according to the preamble of claim 1 and a method for its production according to the preamble of claim 7.
  • the invention is concerned with improving the cooling performance of cooling sheets for electronic components in vehicle lights.
  • Electronic components such as diodes
  • diodes are widely used in vehicle lights.
  • this is the case, for example, in the case of vehicle lamps with semiconductor diodes briefly referred to as semiconductor light sources and light-emitting semiconductor diodes as current sources.
  • a vehicle lamp comprises, for example, a luminaire interior substantially enclosed by a luminaire housing and a lens, and at least one illuminant for at least one light function of the vehicle luminaire, comprising at least one optionally at least partially housed therein, comprising at least one light source.
  • vehicle lights are thesselbug, on the vehicle flanks and / or on the side mirrors and arranged at the rear of vehicle rear lights, exit lights, such as ambient lighting, marker lights, brake lights, fog lamps, reversing lights, and typically high set third brake lights, so-called Central, High-Mounted Braking lights, daytime running lights, headlamps and fog lights used as turning or cornering lights, as well as combinations thereof.
  • Such a combination is realized, for example, regularly in the known taillights. These include, for example, repeating flashing lights, marker lights, brake lights, fog lights and reversing lights are used to name just one of many realized in tail lights combinations. Neither does this enumeration claim to be complete, nor does it mean this, that in a tail light all mentioned lights must be combined. Thus, for example, only two or three of the mentioned or else other lights in a common luminaire housing a tail light be combined.
  • Each vehicle lamp fulfills one or more tasks or functions depending on the design.
  • a light function of the vehicle lamp is provided.
  • Light functions are, for example, in a configuration as a headlamp a function illuminating the road surface, or in a configuration as a signal light, a signal function, such as a Wiederblinklichtfunktion to the direction indicator or a brake light function to indicate a braking action, or.
  • a limiting light function such as a taillight function, to ensure visibility of the vehicle during the day and / or night, such as in a taillight or daytime running light configuration.
  • Each light function must fulfill an example prescribed by law light distribution.
  • the light distribution sets at least to be observed, colloquially known as brightness luminous flux in at least to be observed solid angle ranges. The higher the brightness, the farther the light function contributes, and the greater is the distance, briefly called the range of sight, from which it can be perceived.
  • Inorganic light emitting diodes consist of at least one light emitting diode semiconductor chip, short LED chip, and at least one, for example, molded by injection molding, the at least one LED chip completely or partially enveloping primary optics. Vehicle lights are also known in which pure LED chips are used without molded primary optics.
  • An organic light-emitting diode is a luminous thin-film component made of organic semiconducting materials with at least one emitter layer enclosed between electrically conductive, for example metallic layers for anode and cathode.
  • the thickness or, in other words, the thickness of the layers is on the order of about 100 nm. Typically, depending on the structure, it is 100 nm to 500 nm.
  • the layers of an OLED are successively applied to a substrate which, together with an encapsulation applied to the uppermost layer, protects the layers of the OLED against water, oxygen and against other environmental influences, such as scratch damage and / or pressure loading.
  • OLEDs do not require monocrystalline materials. Compared to LEDs, OLEDs can therefore be produced using inexpensive thin-film technology. As a result, OLEDs make it possible to produce flat light sources which on the one hand have a very thin appearance and, on the other hand, have a particularly homogeneous appearance when used as a luminous surface visible through the lens of a vehicle lamp.
  • one or more of one or more electronic components constructed, more or less complex, short as electronic circuits designated electronic control circuits may be provided, which may for example be arranged on one or more illuminants of a light source and housed in the interior of the lamp.
  • a simple example of an electronic circuit relates to the alignment of different brightness levels of individual LEDs or of LED strings within a group of jointly operated, on one or more illuminant carriers arranged LEDs.
  • Such an electronic circuit consists of at least one or more series resistors as electronic components for adapting the forward voltage of the LEDs to the electrical system. For example, it is known to sort the LEDs in binning according to forward voltage and intensity. In order to compensate for differences between multiple LED strings, each consisting of serially connected LEDs of the same forward voltage and intensity, and to obtain a homogeneous brightness distribution of the adjacent LED strands of LEDs with different forward voltage and intensity, at least each LED string is connected to a provided another resistor.
  • LEDs and OLDEs often require a separate failure detection when used as a light source, especially in vehicle lights. This is due to the low power consumption of LEDs and OLEDs in general.
  • a control unit housed in a vehicle is not able to detect a change in power consumption from the on-board network that corresponds to the failure of one or fewer LEDs or OLEDs, since a resulting board-voltage change lies below the vehicle-electrical system voltage fluctuations occurring during normal operation of a vehicle.
  • An electronic circuit for failure detection for example accommodated in the vehicle lamp, detects the failure of one or more light emitting diodes in the vehicle lamp, e.g. by means of one or more comparators and communicates this to the control unit.
  • the electronic circuit in the simplest case comprises a series resistor and a protective diode, but depending on the application may also contain substantially more electronic components, such as e.g. Microcontrollers or controllers, comparators, transistors, protective diodes, electrical resistors e.g. as a resistor, capacitors, ferrites, etc.
  • a light source having one or more LEDs and / or OLEDs as light source usually comprises at least one further electronic component mentioned above in addition to one or more LEDs and / or OLEDs that represent electronic components themselves due to their diode construction. Accordingly, a light source with one or more LEDs and / or OLEDs as light sources can have at least one further electronic component in addition to the at least one LED and / or OLED.
  • the at least one light source of a luminous means and at least one further electronic component can be arranged on a common illuminant carrier which represents a conductor carrier, or on spatially separated interconnect carriers electrically interconnected, for example, by a cable harness or one or more parts of a cable harness, of which at least one forms the illuminant carrier, be arranged.
  • the conductor carriers used in conjunction with a light source carrier are conductor carriers, as are also used for the electrical connection of electronic components, for example for the control of other light sources, as LEDs and OLEDs.
  • Conductor carriers can be made rigid, for example, as so-called printed circuit boards rigid, or as so-called flexible circuit boards, also referred to as printed circuit board flexible films, for example elastically or pliable deformable.
  • injection molded circuit carriers produced in MID technology MID technology: Molded Interconnect Device technology
  • MID technology Molded Interconnect Device technology
  • MID technology Molded Interconnect Device technology
  • Widely used conductor carriers are, for a short time, printed circuit board, board or printed circuit board (PCB), rigid printed circuit boards.
  • PCB printed circuit board
  • a printed circuit board is a carrier for electronic components. It serves for mechanical fastening and electrical connection. Almost every electronic device contains one or more printed circuit boards.
  • Common to all semiconductor light sources is their rapid response with the onset of a current flow in the forward direction, according to their conventional light sources, such as incandescent bulbs and gas discharge lamps also used in light sources, such as incandescent lamps and gas discharge lamps instantaneous, immediate light emission accompanied by a higher compared to conventional light sources light output with the same energy requirement or reduced energy requirement with the same light emission.
  • conventional light sources such as incandescent bulbs and gas discharge lamps also used in light sources, such as incandescent lamps and gas discharge lamps instantaneous, immediate light emission accompanied by a higher compared to conventional light sources light output with the same energy requirement or reduced energy requirement with the same light emission.
  • semiconductor light sources In addition to their many advantages, semiconductor light sources, however, as well as the electronic components used in electronic circuits which are necessary for their operation, in particular those based on semiconductor technology, have the disadvantage of accelerating aging with increasing temperature up to complete destruction.
  • a significant cost factor of electronic circuits in vehicle lights, such as in tail lights, and / or in conjunction with electronic components in vehicle lights, is caused by the necessary cooling of the electronic components or at least part of the electronic components.
  • a cooling plate comprises a partial region which is thermally coupled to a heat source, for example to a printed circuit board populated with electronic components emitting heat during the operation thereof, or directly to one or more electronic components emitting heat during their operation.
  • the coupling is done, for example, with a thermally conductive adhesive.
  • it includes an exclusively heat dissipation serving other area.
  • the other part of the cooling plate thus serves as a cooling surface over which the one Sub-absorbed heat is dissipated to the surrounding air. This arrangement results in a directed heat flow from the heat sink coupled to the portion of the heat sink in the direction of the remote end of the cooling surface.
  • a high thermal conductivity in the direction of the heat flow is desirable. Transverse to the heat flow or transverse to the direction of heat transport, no high thermal conductivity is needed.
  • a sheet has no preferred direction of its thermal conductivity.
  • the heat sinks are usually stamped from sheet metal and bent into a suitable shape. Punching and bending can be done in two process steps, but also as punch bending in one process step.
  • the size of the cooling plates is chosen according to the thermal requirements.
  • the shape of the cooling plates is determined mainly by the space requirements in the vehicle lamp, the size is chosen so that sufficient surface for heat dissipation to the air contained in the interior of the vehicle lamp light is present.
  • provided for the release of heat to the air surface is placed vertically in the installation position of the vehicle lamp to reduce the thermal resistance of the heat transfer by partly referred to as free, gravitational convection.
  • the free convection supports the cooling as best as possible.
  • the cooling capacity is lower.
  • An object of the invention is to provide a heat sink with improved heat dissipation to the surrounding air contained in the light interior of a vehicle lamp, and to provide a method of manufacturing such a heat sink.
  • a first subject of the invention accordingly relates to a cooling plate with a first part intended for the thermal coupling of a heat source and at least one second part connected at least thermally conductively to the first part and intended for heat release.
  • the first batch comprises or forms a first portion of the heatsink that is thermally coupled to the heat source for transferring heat from a heat source to the heatsink, such as a printed circuit board populated with electronic components that emit heat during operation of the heatsink, or directly to one or more during operation thereof heat-emitting electronic components.
  • the coupling takes place in particular by heat-conductive contact, for example by screwing and / or clamp, for example, supported by a introduced between the heat source and at least the first lot of the cooling plate thermally conductive adhesive.
  • the first batch may transfer part of the heat injected directly into it to an environment of the heatsink.
  • the second batch comprises or forms a second partial region of the cooling plate, which serves for heat emission of at least the heat introduced into it by heat conduction from the first batch to an environment of the cooling plate.
  • the second batch thus serves for the heat emission of at least a substantial part of the heat introduced by a heat source into the first part of the cooling plate to an environment of the cooling plate.
  • Each second lot comprises at least one distal end spaced from a boundary to the first lot.
  • each second batch a directed heat transfer occurs from the boundary between the respective second batch and the first batch towards the respective distal end of the corresponding second batch.
  • the heat sink is characterized in that the second batch is at least partially subdivided between its boundary to the first batch and its distal end into a plurality of lamellar stripes extending in the direction away from the first batch.
  • the strips extend at least in sections between the boundary to the first part and the distal end in a plurality of preferably parallel and mutually offset planes.
  • passage openings for the circulation of air-forming intermediate spaces are formed at least in sections, through which air can pass.
  • the cooling plate may be characterized in that the strips are at least partially offset between the boundary between the first lot and the second lot and the distal end of the second lot alternately in two spaced-apart, parallel planes.
  • Adjacent stripes run in different planes.
  • a first strip extends in a first plane and a second strip adjacent to the first strip in a second plane.
  • a third strip adjacent to the second strip again extends in the first plane, a fourth strip adjacent to the third strip again in the second plane, and so on.
  • the lamellar strips alternately arranged in opposite directions, thus span two mutually spaced, parallel planes.
  • passage openings for the circulation of air-forming intermediate spaces, through which air can pass, are thus formed at least in sections between the adjacent strips.
  • the lamellar strips thereby not only form an enlarged, open surface of the cooling plate, they also encompass a larger volume of air compared to a closed surface of an unslotted and not offset in two parallel planes arranged strips cooling plate, along with an improved heat transfer to the surrounding air ,
  • a sheet has no preferred direction of its thermal conductivity.
  • the second section By subdividing the second portion of the inventive heatsink into parallel strips alternately extending in two spaced apart planes, the second section has improved thermal conductivity away from the first section, whereas the thermal conductivity within the second section is suppressed transversely to the lamellar strips ,
  • the partial region formed by the at least one second section, which serves for heat emission to the air is slotted and bent at least in regions in the direction of the heat transport.
  • Excluded from the slots remains the first game. It includes one or more areas in which the heat sink is to remain closed, for example, for thermal coupling to a heat source, such as an electronic component or other component, such as a circuit board, or to bend the heat sink.
  • a heat source such as an electronic component or other component, such as a circuit board, or to bend the heat sink.
  • the high thermal conductivity for the heat transfer away from the intended for heat input from a heat source first batch not only continues to exist, but even improved by a larger Volumenumgriff extending in staggered planes strip along with improved heat transfer to the heat sink surrounding air.
  • the side edges of the slotted areas increase the surface for dissipating heat to the ambient air considerably.
  • the larger surface improves the cooling effect.
  • gaps are created in the heat sink through which air can penetrate.
  • a horizontally mounted inventive cooling plate obstructs the air convection less than a conventional, closed cooling plate. The advantage of the invention is therefore particularly great when the Space in a vehicle lamp does not allow a vertical installation of the cooling surfaces.
  • the direction of the slots in the cooling plate must only approximately correspond to the direction of heat propagation in the closed cooling plate. Even with significant deviations can still be ensured sufficient heat transfer. In practice, therefore, regularly arranged slots which approximately follow the expected direction of heat transport are quite sufficient. The course of the slots can be done with sufficient accuracy by assessment. However, it is also possible to use measurements or computer simulations of the heat flow in the solid sheet as a basis or aid for the design of the slot profile.
  • the shape of the bends can be chosen so that they cause additional stiffening of the cooling plate.
  • the dimensions of length and width and the sheet thickness can be reduced compared to the prior art.
  • the bends are shaped so that no sharp corners or sharp edges are formed in order to minimize the risk of injury during further handling when handling the heat sink.
  • the lamellar strips may lie in a common plane at the distal end of the second section spaced from the first section.
  • the lamellar strips can be connected to each other transversely to their extension, for example by the second part is not slotted in the region of its distal end.
  • the lamellar stripes can be bent back and forth between the two parallel planes. In this case, adjacent strips can be executed bent in opposite waves.
  • the lamellar strips may be interconnected transversely to their extent for stiffening. This can be done by partially eliminating a separation between the strips.
  • adjacent lamellar strips may lie in different ones of the two parallel planes staggered by them.
  • a second object of the invention relates to a method for producing a previously described cooling plate with improved heat transfer to surrounding, especially in a confined space, such as a lamp interior, trapped air.
  • the method provides, at least in portions, in the direction of the heat transport provided therein for heat release of at least the heat introduced by heat conduction from the first batch into an environment of the cooling plate between its boundary to the first batch and its distal end Sharing parallel, lamellar strips to split, preferably to cut and / or to slit.
  • the method provides for alternately bending the previously produced lamellar strips, at least in sections, between the boundary of the second section to the first section and the distal end of the second section, into two spaced, parallel planes, such that the staggered arrangement in FIG two spaced-apart planes between the adjacent, previously immediately adjacent strips at least partially each passage openings for the circulation of air-forming gaps arise through which air can pass.
  • the method then provides, at least in sections, in the region of the second section, solely by bending or the like, an expansion of the cooling plate to a body occupying a volume of space which is greater than the volume of the air displaced by it.
  • the at least partial division of the second batch into parallel, lamellar strips is preferably carried out free of material removal and / or material removal.
  • the at least partial division of the second batch takes place in parallel, lamellar strips with the least possible material removal, for example by laser cutting or precision sawing.
  • the strips are therefore preferably made by cutting or punching.
  • a non-material removing and / or removing manufacturing method is used to make the strips.
  • the bending of the sheet is preferably carried out in the same punching process or stamping bending process in which the contour of the cooling plate is punched out.
  • slots are created in the same process step, which separate the bent lamellas or lamellar strips from one another.
  • the invention proposes to improve the cooling capacity of a cooling plate to slit the heat sink without significant material removal, for example by punching, cutting, laser cutting sections, the slats thus produced are parallel to the heat propagation in the heat sink, and the lamellae thus produced in changing To shift directions against each other.
  • the surface of the cooling plate is increased relative to the volume considerably.
  • the enlargement of the surface compared to a non-hardened heat sink depends on the dimensioning and geometry of the strips resulting from the bending, also called lamellae. For example, surface magnifications in the range of 10% to 50% can be achieved. Typical values are around 30%.
  • This increased surface area causes less sheet metal to be needed to achieve the same cooling effect as a prior art heatsink. This allows material, cost and weight savings.
  • additional rigidity is achieved by the bend, the sheet thickness can be reduced and thus additional material and weight can be saved.
  • respective passage openings are formed for the circulation of air-forming intermediate spaces which allow air convection through the cooling plate, more precisely through the volume of space occupied by the second section of the cooling plate and thus additionally support the heat transfer from the cooling plate to the ambient air. This is especially true for heatsinks that are horizontal.
  • This property is particularly advantageous in vehicle lights noticeable in which the cooling plate can only be installed horizontally for reasons of space. Likewise, this may apply to vehicle lights in the trunk lid of a vehicle. These are rotated by about 90 ° when opening the boot lid, so that the convection inside the vehicle lamp changes.
  • a cooling plate according to the prior art may thereby come in a horizontal position.
  • the air can flow through the volume of space occupied by the second part of the cooling plate, so that the cooling is improved even in this unfavorable position of the vehicle lamp. Even in a vertical position is an improved cooling performance.
  • the larger surface area and a turbulence generated by the lamellae spaced apart from one another by interspaces from one another in the two parallel planes and spaced apart from each other have a positive effect on a self-adjusting air flow.
  • the thermal conductivity is neither reduced nor interrupted, because the generated material boundaries between the lamellae are always parallel to the direction of heat propagation.
  • the displacement of the slats in alternating directions forms a widening of the cooling plate, whereby this encompasses a larger volume of space and accordingly takes up more space.
  • the slats in principle in cooler areas of the air, whereby the heat transfer is improved.
  • An additional advantage with far-reaching synergy effect is a weight saving due to the need for smaller heat sinks due to the improved heat transfer.
  • the heat sink may comprise any or a combination of the features described above and / or subsequently in connection with the method, as well as the method may comprise and / or realize single or a combination of several features previously and / or subsequently described in connection with the heat sink.
  • the cooling plate and / or the method may alternatively or additionally comprise single or a combination of several in the context of the prior art and / or in one or more of the documents mentioned in the prior art and / or in the following description to those in the drawings having illustrated embodiments described features.
  • Cooling plate 01 shown in whole or in part comprises a first part 02 provided for the thermal coupling of a heat source and at least one adjoining the first part 02, connected to the first part 02 at least thermally conductive, intended for heat dissipation, to a remote one , second end 03, reaching the distal end 05 of the cooling plate 01.
  • Each second section 03 thus comprises at least one distal end 05 spaced from a boundary 04 to the first section 02.
  • the first section 02 comprises or forms a first subregion of the cooling plate 01, which is thermally coupled to the heat source from a heat source to the heat sink 01, for example to a printed circuit board equipped with electronic components emitting heat during its operation, or directly to one or more during their operation heat dissipating electronic components.
  • the coupling takes place in particular by heat-conductive contact, for example by screwing and / or clamping, for example, supported by a introduced between the heat source and at least the first batch of the cooling plate thermally conductive adhesive.
  • the first batch 02 can transfer part of the heat directly coupled into it to an environment of the cooling plate 01.
  • the second part 03 comprises or forms a second subregion of the cooling plate 01, which serves for heat emission of at least the heat introduced into it by heat conduction from the first part 02 to an environment of the cooling plate 01.
  • the second part 03 thus serves for heat dissipation of at least a substantial part of the heat introduced by a heat source into the first section 02 of the cooling plate 01 to an environment of the cooling plate 01.
  • the second game 03 includes between her in Fig. 1 . Fig. 2 . Fig. 3 . Fig. 4 . Fig. 6 by a dashed line in its approximate position and in its approximate course indicated boundary 04 to the first section 02 and its distal end 05 at least partially several in the direction away from the first batch 02 to the distal end 05 extending, lamellar strip 06th
  • the strips extend at least in sections between the boundary 04 to the first part and the distal end 05 in a plurality of preferably parallel and mutually offset planes.
  • passage openings for the circulation of air-forming intermediate spaces 09 are formed, at least in sections, through which air can pass.
  • the strips 06 can, for example, alternately alternately between the boundary 04 between the first batch and the second batch 03 and the distal end 05 of the second batch 03 or between the boundary 04 of the second batch 03 to the first batch and the distal end 05 of the cooling plate 01 be arranged offset in at least two spaced, parallel planes 07, 08.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a cooling plate 01 according to the invention in a plan view ( Fig. 1 a) and in a side view ( Fig. 1 b) ,
  • the portion of the cooling plate 01 encompassed by the second section 03, at which it is not thermally coupled, for example, to an electronic circuit board and to which the cooling plate 01 has not otherwise been bent into shape, is subdivided by parallel slots into strips 06, the extension of which is at the Direction of the intended heat conduction oriented.
  • the slots have, for example, a distance of 2 mm to 10 mm from each other. Accordingly, the strips are 06th
  • An offset arrangement of the slots and thus the strip 06 is also possible. It promises additional bending stiffness in the direction of the slots ( Fig. 3 ).
  • the interruptions between successively arranged areas can be chosen very short in such a staggered arrangement or even omitted altogether.
  • the repeats do not have to be identical or periodic to the first slotted areas. It may be advantageous to vary the slot lengths, the slot spacings or the type of bend.
  • Adjacent strips 06 run in the in Fig. 1 . Fig. 2 . Fig. 3 Illustrated embodiments of inventive cooling plates 01 in two different levels 06, 07.
  • a first strip 06 extends in a first plane 07 and the first strip 06 adjacent second strip 06 in a parallel to the first plane 07 extending second level 08.
  • a third, the second Strip 06 adjacent Strip 06 again runs in the first plane 07, a fourth, to the third strip 06 adjacent strip 06 again in the second plane 08 and so on.
  • the lamellar strips 06 which are alternately arranged in opposite directions, clamp on two mutually spaced, parallel planes 07, 08.
  • the lamellar strips 06 form by the staggered arrangement in the two spaced-apart planes 07, 08, whereby between the adjacent strips so at least partially passage openings for the circulation of air-forming spaces 09 are formed, through which air can pass through, not just one enlarged, open surface of the cooling plate 01, they also encompass compared to a closed surface of an unslotted and not offset in several parallel planes arranged strip 06 having cooling plate 01 a larger volume of air, along with an improved heat transfer to the surrounding air.
  • the high thermal conductivity for the heat transport away from the intended for heat input from a heat source first batch 02 not only continue to exist, but even by a larger Volumenumgriff the staggered planes 07, 08 extending strip 06 along with an improved heat transfer to the heat sink 01 ambient air improves.
  • the side edges of the strips 06 increase the surface for heat dissipation to the ambient air here in addition.
  • the larger surface improves the cooling effect.
  • gaps 09 are formed between adjacent strips 06, which form gaps in the cooling plate 01 through which air can penetrate.
  • the subregion formed by the at least one second section 03, which serves to dissipate heat to the air, is slotted and bent at least in regions in the direction of the heat transport.
  • the first batch 02. It includes one or more areas in which the cooling plate 01 should remain closed, for example, for thermal coupling to a heat source, such as an electronic component or another component, such as a printed circuit board or to bend the cooling plate 01.
  • a heat source such as an electronic component or another component, such as a printed circuit board or to bend the cooling plate 01.
  • the second section 03 of the inventive cooling plate 01 has an improved thermal conductivity away from the first section 02.
  • the direction of the strip 06 generating slots in the cooling plate 01 only approximately the direction of heat dissipation in the closed cooling plate must correspond. Even with significant deviations can still be ensured sufficient heat transfer. In practice, therefore, regularly arranged slots which approximately follow the expected direction of heat transport are quite sufficient. The course of the slots can be done with sufficient accuracy by assessment. However, it is also possible to use measurements or computer simulations of the heat flow in the solid sheet as a basis or aid for the design of the slot profile.
  • the shape of the bends can be chosen so that they cause additional stiffening of the cooling plate 01.
  • the dimensions of length and width and the sheet thickness can be reduced compared to the prior art.
  • the bends are shaped so that no sharp corners or sharp edges arise in order to minimize the risk of injury during further handling in dealing with the cooling plate 01.
  • the example, at least in sections, between the boundary 04 between the first lot and the second lot 03 and the distal end 05 of the second lot 03 or between the boundary 04 of the second lot 03 to the first lot and the distal end 05 of the cooling plate 01 alternately in at least two spaced-apart, parallel planes 07, 08 staggered strips 06 may lie at the distal end 05 in a common plane ( Fig. 1 . Fig. 2 . Fig. 3 . Fig. 6 ).
  • the lamellar strips 06 are located at the distal end 05 of the second section 03 spaced from the first section 02 in a common plane.
  • the lamellar strips 06 lying in a common plane at the distal end 05 of the second section 03 spaced from the first section 02 may be connected to each other at the distal end 05 transversely to their extension ( Fig. 1 . Fig. 2 . Fig. 3 . Fig. 4 . Fig. 6 ), for example by the second part 03 is not slotted in the region of its distal end 05.
  • adjacent lamellar strips 06 at distal end 05 may lie in different ones of the two parallel planes 07, 08 staggered by them.
  • the lamellar strips 06 may, for example, be bent in a wave-like manner between the two, for example, two parallel planes 07, 08, running back and forth.
  • adjacent strips 06 can be bent in opposite waves ( Fig. 2 . Fig. 3 ).
  • the lamellar strips 06 may, for example, be connected to one another transversely to their extension in sections for stiffening the cooling plate 01.
  • Fig. 6 shows an embodiment with non-parallel slots.
  • the strips 06 have an at least sectionally variable width along their extension from the boundary 04 to the distal end 05.
  • the strips 06 are arranged in a number corresponding to their number of parallel, spaced-apart planes 10.
  • the strips 06 are at least partially between the boundary 04 between the first section 02 and second section 03 and the distal end 05 of the second section 05 to each of the boundary 04 to the distal end 05 extending axes with respect to a limit 04 and the distal end 05 arranged and twisted by the border 04 and the distal end 05 area arranged twisted.
  • the area spanned by the border 04 and the distal end 05 includes the axes extending from the border 04 to the distal end 05, about which the strips 06 are respectively rotated.
  • the strips 06 are in this case turned out of a plane spanned by the boundary 04 and the distal end 05 to each own own from the boundary 04 to the distal end 05 extending axes.
  • Fig. 4 and Fig. 5 show hereinafter by way of example that instead of the arcuate bending of the webs forming strips 06 between the slots, the webs can also be rotated, whereby louver-like slats arise. This rotation can be done in the same direction for all slats, but also in different directions, for example, alternately rotated to the right and to the left.
  • Fig. 5 shows here the in Fig. 4 a) with dashed line A - A indicated section through the cooling plate 01.
  • a previously described heat sink 01 with improved heat transfer to surrounding, especially in a confined space, such as a lamp interior, trapped air can by a method described below for producing a cooling plate 01 with a provided for the thermal coupling of a heat source first batch 02 and at least a second part 03 which adjoins the first part and adjoins the first part and is connected to the first part 02 in an at least heat-conducting manner and intended for heat dissipation, reaching a distal end 05 of the cooling plate 01.
  • the method provides, first for the heat to be at least the heat introduced by heat transfer from the first batch 02 in a heat environment of the cooling plate 01 serving second part 03 of the cooling plate, for example, by parallel cuts or slots between its boundary 04 to the first batch 02 and the distal end 05 at least partially divide into several, in the direction of the heat transport provided there away from the first batch 02 and towards the distal end 05 parallel, lamellar strips, for example, to cut.
  • the strips 06 remain in this case integrally connected to the first batch 02. Only between the strips 06 are performed to produce them in a previously closed sheet cuts or slots.
  • the method provides that the lamellar strips 06 previously generated at least in sections between the boundary 04 of the second section 03 to the first section 02 and the distal end 05 of the second section 03, for example, alternately offset in a plurality of spaced apart, for example, parallel planes 07, 08 To turn 10.
  • the bending of the strips 06 into a plurality of spaced-apart planes 07, 08 can take place, for example, by alternately bending out the adjacent strips 06 from a surface previously occupied by the sheet of the second section into two spaced-apart planes 07, 08 ( Fig. 1 . Fig. 2 . Fig. 3 . Fig. 6 ).
  • the method then provides at least in sections in the area of the second section 03 alone an expansion of the cooling plate 01 by bending or the like to a body which occupies a volume greater than the volume of air displaced by the cooling plate 01.
  • the method preferably provides that the at least section-wise division of the second section 03 takes place in parallel, lamellar strips 06 free of material removal and / or material removal, preferably by cutting and / or punching and / or slitting.
  • the method provides that the at least partial division of the second section 03 into parallel, lamellar strips 06 with the least possible material removal and / or material removal, preferably by laser cutting or precision sawing.
  • the strips 06 are therefore preferably made by cutting or punching.
  • a non-material removing and / or removing manufacturing method for producing the strip 06 is used.
  • An advantageous embodiment of the method provides that the bending of the strip 06, for example, the alternating bending into two parallel, spaced-apart planes 07, 08, but also the twisting in a number of stripes 06 corresponding number spaced apart, for example, parallel planes 10th , At the same time as the generation of the strips 06 and / or the cutting out of the outer contour of the cooling plate 01 from a sheet blank, for example, a semi-finished.
  • the bending of the cooling plate 01 preferably takes place in the same stamping process or punch bending process in which the contour of the cooling plate 01 is punched out.
  • shearing can be generated in the same process step slots that separate the bent lamellas or lamellar strips 06 from each other.
  • the displacement of the strips 06 into a plurality of planes 07, 08, 10, for example in alternating directions into two parallel planes 07, 08 forms a widening of the cooling plate 01, whereby this encompasses a larger volume of space and accordingly takes up more space.
  • the strip 06 in principle in cooler areas of the air, whereby the heat transfer is improved.
  • stiffening of the cooling plate 01 can additionally be achieved, as a result of which the desired mechanical stiffness can be achieved with a smaller sheet thickness than according to the prior art.
  • the invention proposes to improve the cooling performance of a heat sink to slit the heat sink without significant material removal, for example by punching, cutting, laser cutting sections, the slats thus produced are parallel to the heat propagation in the heat sink, and the lamellae thus produced Strip 06 to bend into several levels, for example, to move alternating directions against each other.
  • the cost of cooling electronic components, including semiconductor light sources, with a heat sink 01 according to the invention is reduced by the fact that less material is required for the cooling medium Production of the cooling plates 01 is required. This cost reduction exceeds the high cost of the punching or punching tool compared to the state of the art if the number of pieces is high enough.
  • the surface of the cooling plate 01 is considerably increased relative to its volume.
  • the enlargement of the surface compared to a non-bent-up cooling plate depends on the dimensioning and geometry of the strip 06, which is produced by the bending and also called lamellae. For example, surface magnifications in the range of 10% to 50% can be achieved. Typical values are around 30%.
  • This increased surface area causes less sheet metal to be needed to achieve the same cooling effect as a prior art heatsink. This allows material, cost and weight savings.
  • additional rigidity is achieved by the bend, the sheet thickness can be reduced and thus additional material and weight can be saved.
  • passage openings for the circulation of air-forming intermediate spaces 09 which allow air convection through the cooling plate 01, more precisely through the volume of space occupied by the second section 03 of the cooling plate 01, thereby additionally support the heat transfer from the cooling plate 01 to the ambient air.
  • This property is particularly advantageous in vehicle lights noticeable in which the cooling plate 01 can only be installed horizontally for reasons of space. Likewise, this may apply to vehicle lights in the trunk lid of a vehicle. These are rotated by about 90 ° when opening the boot lid, so that the convection inside the vehicle lamp changes. Under certain circumstances, a cooling plate according to the prior art can thus come into a horizontal position and obstruct the air circulation in the interior of the lamp due to its closed surface or even completely block it.
  • the air can flow through the volume of space occupied by the second part 03 of the cooling plate 01, so that the cooling is improved even in this unfavorable position of the vehicle lamp.
  • thermal conductivity is neither reduced nor interrupted, because the generated material boundaries between the strips 06 or always parallel to the direction of heat propagation.
  • An additional advantage with far-reaching synergy effect is a weight saving due to the need for smaller heat sinks due to the improved heat transfer.
  • the cooling plate 01 and / or the method may alternatively or additionally comprise individual or a combination of several in the context of the prior art and / or in one or more of the documents mentioned in the prior art and / or in the preceding description both to the same, as well as to the other object of the invention mentioned features and / or to the other object of the invention mentioned features realizing facilities and / or to the other object of the invention mentioned devices have realizing features.
  • the cooling plate 01 may comprise some or a combination of the features previously described in connection with the method, as well as the method single or a combination of several previously described in connection with the heat sink 01 features and / or can realize.
  • the invention is particularly industrially applicable in the field of manufacturing vehicle lights, in particular motor vehicle lights.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Es werden ein Kühlblech (01) und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben. Das Kühlblech (01) weist eine erste Partie (02) und mindestens eine sich an diese anschließende, bis zu einem distalen Ende (05) reichende zweite Partie (03) auf. Die zweite Partie (03) umfasst zwischen ihrer Grenze (04) zur ersten Partie (02) und dem distalen Ende (05) zumindest abschnittsweise mehrere in Richtung weg von der ersten Partie (02) hin zum distalen Ende (05) verlaufende Streifen (06). Die Streifen (06) verlaufen zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze (04) und dem distalen Ende (05) in mehreren zueinander versetzten Ebenen (07, 08, 10). Zwischen den benachbarten Streifen (06) sind Zwischenräume (09) gebildet. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst die zweite Partie (03) zwischen ihrer Grenze (04) zur ersten Partie (02) und dem distalen Ende (05) zumindest abschnittsweise in mehrere in Richtung weg von der ersten Partie (02) und hin zum distalen Ende (05) verlaufende Streifen (06) geteilt wird, und anschließend die Streifen (06) zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze (04) und dem distalen Ende (05) in mehrere voneinander beabstandete Ebenen (07, 08, 10) gebogen werden, so dass zwischen den benachbarten, vor dem Biegen aneinander angrenzenden Streifen (06) zumindest abschnittsweise jeweils Zwischenräume (09) entstehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kühlblech für Elektronikbauteile in Fahrzeugleuchten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit einer Verbesserung der Kühlleistung von Kühlblechen für Elektronikbauteile in Fahrzeugleuchten.
  • Elektronikbauteile, wie etwa Dioden, sind in Fahrzeugleuchten weit verbreitet. Anschaulich ist dies etwa bei Fahrzeugleuchten mit kurz als Halbleiterlichtquellen bezeichneten, unter Stromdurchfluss lichtabstrahlenden Halbleiterdioden als Lichtquellen der Fall.
  • Eine Fahrzeugleuchte umfasst beispielsweise einen im Wesentlichen von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens ein gegebenenfalls zumindest zum Teil darin beherbergtes, mindestens eine Lichtquelle umfassendes Leuchtmittel für wenigstens eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte.
  • Beispiele für Fahrzeugleuchten sind am Fahrzeugbug, an den Fahrzeugflanken und/oder an den Seitenspiegeln sowie am Fahrzeugheck angeordnete Wiederholblinkleuchten, Ausstiegsleuchten, beispielsweise zur Umfeldbeleuchtung, Begrenzungsleuchten, Bremsleuchten, Nebelleuchten, Rückfahrleuchten, sowie typischerweise hoch gesetzte dritte Bremsleuchten, so genannte Central, High-Mounted Braking Lights, Tagfahrleuchten, Scheinwerfer und auch als Abbiege- oder Kurvenlicht verwendete Nebelscheinwerfer, sowie Kombinationen hiervon.
  • Eine solche Kombination ist beispielsweise regelmäßig in den bekannten Heckleuchten verwirklicht. In diesen kommen beispielsweise Wiederholblinkleuchten, Begrenzungsleuchten, Bremsleuchten, Nebelleuchten sowie Rückfahrleuchten zum Einsatz, um nur eine von vielen in Heckleuchten verwirklichten Kombinationen zu nennen. Weder erhebt diese Aufzählung Anspruch auf Vollständigkeit, noch bedeutet dies, dass in einer Heckleuchte alle genannten Leuchten kombiniert werden müssen. So können beispielsweise auch nur zwei oder drei der genannten oder auch anderer Leuchten in einem gemeinsamen Leuchtengehäuse einer Heckleuchte miteinander kombiniert sein.
  • Jede Fahrzeugleuchte erfüllt je nach Ausgestaltung eine oder mehrere Aufgaben bzw. Funktionen. Zur Erfüllung jeder Aufgabe bzw. Funktion ist eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte vorgesehen. Lichtfunktionen sind beispielsweise bei einer Ausgestaltung als Scheinwerfer eine die Fahrbahn ausleuchtende Funktion, oder bei einer Ausgestaltung als Signalleuchte eine Signalfunktion, wie beispielsweise eine Wiederholblinklichtfunktion zur Fahrtrichtungsanzeige oder eine Bremslichtfunktion zur Anzeige einer Bremstätigkeit, oder z.B. einer Begrenzungslichtfunktion, wie etwa einer Rücklichtfunktion, zur Sicherstellung einer Sichtbarkeit des Fahrzeugs bei Tag und/oder Nacht, wie etwa bei einer Ausgestaltung als Heckleuchte oder Tagfahrleuchte.
  • Jede Lichtfunktion muss dabei eine beispielsweise gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung erfüllen. Die Lichtverteilung legt dabei mindestens einzuhaltende, umgangssprachlich als Helligkeit bezeichnete Lichtströme in zumindest einzuhaltenden Raumwinkelbereichen fest. Je höher dabei die Helligkeit ist, um so weiter trägt die Lichtfunktion bzw. um so größer ist die kurz als Sichtweite bezeichnete Entfernung, aus der sie wahrgenommen werden kann.
  • Für die einzelnen Lichtfunktionen sind zum Teil unterschiedliche Helligkeiten bzw. Sichtweiten sowie zum Teil unterschiedliche Lichtfarben vorgegeben.
  • Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads bei der Umwandlung von elektrischem Strom in für das menschliche Auge sichtbares Licht kommen als Lichtquellen von Leuchtmitteln für Fahrzeugleuchten vermehrt Halbleiterlichtquellen zum Einsatz, allen voran anorganische Leuchtdioden sowie in wenigen Fahrzeugmodellen auch bereits organische Leuchtdioden.
  • Anorganische Leuchtdioden bestehen aus mindestens einem Lichtemittierende-Diode-Halbleiter-Chip, kurz LED-Chip, sowie wenigstens einer beispielsweise durch Spritzgießen angeformten, den mindestens einen LED-Chip ganz oder teilweise umhüllenden Primäroptik. Auch sind Fahrzeugleuchten bekannt, in denen reine LED-Chips ohne angeformte Primäroptiken zum Einsatz kommen.
  • Im Folgenden wird deshalb der Einfachheit halber nicht mehr zwischen anorganischer Leuchtdiode und LED-Chip unterschieden und statt dessen einheitlich der Begriff LED stellvertretend für beides verwendet, es sei denn, es ist explizit etwas anderes erwähnt.
  • Eine kurz als OLED (Organic Light Emitting Diode; OLED) bezeichnete organische Leuchtdiode ist ein leuchtendes Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien mit mindestens einer zwischen elektrisch leitenden, beispielsweise metallischen Schichten für Anode und Kathode eingeschlossen Emitterschicht. Die Stärke oder anders ausgedrückt Dicke der Schichten liegt in einer Größenordnung von etwa 100 nm. Typischerweise beträgt sie je nach Aufbau 100 nm bis 500 nm.
  • Die Schichten einer OLED sind nacheinander auf ein Substrat aufgebracht, welches gemeinsam mit einer auf die oberste Schicht aufgebrachten Verkapselung die Schichten der OLED gegen Wasser, Sauerstoff sowie gegen andere Umwelteinflüsse, wie etwa Kratzbeschädigung und/oder Druckbelastung schützt.
  • Im Unterschied zu anorganischen Leuchtdioden benötigen OLEDs keine einkristallinen Materialien. Im Vergleich zu LEDs lassen sich OLEDs daher in kostengünstiger Dünnschichttechnik herstellen. OLEDs ermöglichen dadurch die Herstellung flächiger Lichtquellen, die einerseits sehr dünn und andererseits als durch die Lichtscheibe einer Fahrzeugleuchte hindurch sichtbare leuchtende Fläche eingesetzt einen besonders homogenes Erscheinungsbild aufweisen.
  • Beispielsweise zur Verwirklichung einer über eine Lichtfunktion hinausgehenden Funktion einer Fahrzeugleuchte, aber auch zum Betrieb sowohl von LEDs, als auch von OLEDs als Lichtquellen für ein Leuchtmittel einer Fahrzeugleuchte können eine oder mehrere aus einem oder mehreren Elektronikbauteilen aufgebaute, mehr oder minder komplexe, kurz als Elektronikschaltungen bezeichnete elektronische Steuerschaltungen vorgesehen sein, die beispielsweise auf einem oder mehreren Leuchtmittelträgern eines Leuchtmittels angeordnet und in dem Leuchteninnenraum beherbergt sein können.
  • Ein einfaches Beispiel für eine Elektronikschaltung betrifft die Angleichung unterschiedlicher Helligkeiten einzelner LEDs oder von LED-Strängen innerhalb einer Gruppe gemeinsam betriebener, auf einem oder mehreren Leuchtmittelträgern angeordneter LEDs. Eine solche Elektronikschaltung besteht aus mindestens einem oder mehreren Vorwiderständen als Elektronikbauteile zur Anpassung der Vorwärtsspannung der LEDs an das Bordnetz. Beispielsweise ist bekannt, die LEDs im so genannten Binning nach Vorwärtsspannung und Intensität zu sortieren. Um Unterschiede zwischen mehreren LED-Strängen auszugleichen, die jeweils aus in Reihe geschalteten LEDs gleicher Vorwärtsspannung und Intensität bestehen, und um eine homogene Helligkeitsverteilung der benachbarten LED-Stränge aus LEDs mit unterschiedlicher Vorwärtsspannung und Intensität zu erhalten, wird zumindest jeder LED-Strang mit einem anderen Vorwiderstand versehen.
  • LEDs sowie OLDEs bedürfen darüber hinaus beim Einsatz als Lichtquelle insbesondere in Fahrzeugleuchten oft einer separaten Ausfallerkennung. Dies ist bedingt durch die geringe Leistungsaufnahme von LEDs und OLEDs im Allgemeinen. Beispielsweise ist ein in einem Fahrzeug untergebrachtes Steuergerät nicht in der Lage, eine dem Ausfall einer oder weniger LEDs oder OLEDs entsprechende Änderung der Leistungsentnahme aus dem Bordnetz zu erkennen, da eine hieraus resultierende Bordnetzspannungsänderung unterhalb der im normalen Betrieb eines Fahrzeugs auftretenden Bordnetzspannungsschwankungen liegt. Eine beispielsweise in der Fahrzeugleuchte untergebrachte Elektronikschaltung zur Ausfallerkennung erfasst den Ausfall einer oder mehrerer Leuchtdioden in der Fahrzeugleuchte z.B. mittels eines oder mehrerer Komparatoren und teilt dies dem Steuergerät mit.
  • Darüber hinaus können sowohl LEDs, als auch OLEDs weiterer Elektronikschaltungen bedürfen. Beispiele hierfür sind Elektronikschaltungen:
    • zur Regelung und/oder Steuerung der Helligkeit bzw. Leuchtkraft der LEDs und/oder OLEDs, beispielsweise durch eine pulsweitenmodulierte Taktung der Stromversorgung für einen außerhalb des für das menschliche Auge wahrnehmbaren Bereichs gepulsten Betrieb,
    • zur Kompensation oder Vermeidung elektromagnetischer Störungen, beispielsweise aufgebaut aus Kondensatoren und/oder Ferriten,
    • zum Schutz der LEDs und/oder OLEDs z.B. vor einer Überspannung des Bordnetzes oder vor fehlerhafter Polung, beispielsweise umfassend eine oder mehrere Zenerdioden.
  • Zusammengefasst muss für fast alle LED- und/oder OLED-Anwendungen eine mehr oder minder umfangreiche, für die speziellen LEDs und/oder OLEDs ausgelegte Elektronikschaltung z.B. auf den mindestens einen Leuchtmittelträger aufgebracht werden. Die Elektronikschaltung umfasst im einfachsten Fall einen Vorwiderstand und eine Schutzdiode, kann aber je nach Anwendung auch wesentlich mehr Elektronikbauteile enthalten, wie z.B. Mikrokontroller bzw. Kontroller, Komparatoren, Transistoren, Schutzdioden, elektrische Widerstände z.B. als Vorwiderstand, Kondensatoren, Ferrite, etc.
  • Somit umfasst ein Leuchtmittel mit einer oder mehreren LED und/oder OLED als Lichtquelle meist zusätzlich zu einer oder mehreren aufgrund ihres Diodenaufbaus selbst Elektronikbauteile darstellenden LEDs und/oder OLEDs zumindest ein weiteres zuvor genanntes Elektronikbauteil. Demnach kann ein Leuchtmittel mit einer oder mehreren LEDs und/oder OLEDs als Lichtquellen neben der mindestens einen LED und/oder OLED zumindest noch über ein weiteres Elektronikbauteil verfügen.
  • Die mindestens eine Lichtquelle eines Leuchtmittels und wenigstens ein weiteres Elektronikbauteil können auf einem gemeinsamen, einen Leiterbahnträger darstellenden Leuchtmittelträger, oder auf räumlich getrennten, untereinander beispielsweise durch einen Kabelbaum oder einen oder mehrere Teile eines Kabelbaums elektrisch verbundenen Leiterbahnträgern, von denen wenigstens einer den Leuchtmittelträger bildet, angeordnet sein.
  • Bei den in Verbindung mit einem Leuchtmittelträger zum Einsatz kommenden Leiterbahnträgern handelt es sich um Leiterbahnträger, wie sie auch zur elektrischen Verschaltung von Elektronikbauteilen beispielsweise zur Ansteuerung von anderen Leuchtmitteln, als LEDs und OLEDs, verwendet werden.
  • Leiterbahnträger können beispielsweise als so genannte Leiterplatten starr, oder als so genannte, auch als Leiterbahnflexfolien bezeichnete Flexplatinen biegsam, beispielsweise elastisch oder biegeschlaff verformbar ausgeführt sein. Daneben sind in MID-Technik (MID-Technik: Molded-Interconnect-Device-Technik) hergestellte spritzgegossene Schaltungsträger bekannt, welche in Gestalt eines Bauteils beispielsweise einer Fahrzeugleuchte mit integrierten Leiterbahnen in Spritzgusstechnik hergestellt werden und neben ihrer Funktion zur elektrischen Kontaktierung beispielsweise von Elektronikbauteilen und/oder Lichtquellen gleichzeitig eine mechanische Funktion der Fahrzeugleuchte übernehmen, beispielsweise eine Anordnung von Lichtquellen entlang einer vorgegebenen Geometrie unter gleichzeitiger Ausbildung eines Reflektors.
  • Weit verbreitetste Leiterbahnträger sind kurz als Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung (printed circuit board, PCB) bezeichnete, starre Leiterplatten.
  • Eine Leiterplatte ist ein Träger für Elektronikbauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Nahezu jedes elektronische Gerät enthält eine oder mehrere Leiterplatten.
  • Allen Halbleiterlichtquellen gemein ist deren schnelles Ansprechen mit dem Beginn eines Stromdurchflusses in Durchlassrichtung, entsprechend deren im Gegensatz beispielsweise zu als Lichtquellen von Leuchtmitteln in Fahrzeugleuchten ebenfalls eingesetzten konventionellen Lichtquellen, wie Glühlampen und Gasentladungslampen verzögerungsfreier, sofortiger Lichtabstrahlung einhergehend mit einer im Vergleich zu konventionellen Lichtquellen höheren Lichtausbeute bei gleichem Energiebedarf beziehungsweise verringertem Energiebedarf bei gleicher Lichtabstrahlung.
  • Neben ihren vielen Vorteilen weisen Halbleiterlichtquellen jedoch ebenso wie die in zu deren Betrieb notwendigen Elektronikschaltungen eingesetzten, insbesondere auf Halbleitertechnologie aufbauenden Elektronikbauteile den Nachteil einer mit steigender Temperatur beschleunigten Alterung bis hin zur völligen Zerstörung auf.
  • Ein wesentlicher Kostenfaktor von Elektronikschaltungen in Fahrzeugleuchten, wie etwa in Heckleuchten, und/oder in Verbindung mit Elektronikbauteilen in Fahrzeugleuchten, wird durch die notwendige Kühlung der Elektronikbauteile oder zumindest eines Teils der Elektronikbauteile verursacht.
  • Ein Kühlblech umfasst in der Regel einen Teilbereich, der thermisch an eine Wärmequelle angekoppelt wird, beispielsweise an eine mit in während deren Betrieb wärmeabgebenden Elektronikbauteilen bestückte Leiterplatte, oder unmittelbar an ein oder mehrere während deren Betrieb wärmeabgebende Elektronikbauteile. Die Ankopplung erfolgt zum Beispiel mit einem thermisch leitfähigen Kleber. Darüber hinaus umfasst es einen ausschließlich der Wärmeabgabe dienenden, anderen Teilbereich. Der andere Teilbereich des Kühlblechs dient demnach als Kühlfläche, über die die im einen Teilbereich aufgenommene Wärme an die umgebende Luft abgegeben wird. Diese Anordnung führt zu einem gerichteten Wärmestrom vom an die Wärmequelle angekoppelten Teilbereich des Kühlblechs in Richtung des entfernten Endes der Kühlfläche. Um diesen Wärmestrom zu transportieren, ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit in Richtung des Wärmestroms wünschenswert. Quer zum Wärmestrom beziehungsweise quer zur Richtung des Wärmetransports, wird keine hohe Wärmeleitfähigkeit benötigt.
  • Ohne weitere Maßnahmen weist ein Blech keine bevorzugte Richtung seiner Wärmeleitfähigkeit auf.
  • Oft werden zur passiven Kühlung Kühlbleche aus einem insbesondere metallischen Werkstoff mit guter Wärmeleitung, wie etwa Aluminium eingesetzt. Von wesentlicher Bedeutung für die Kühlwirkung ist dabei die Größe der Oberfläche der Kühlbleche, weil die durch Wärmeübergang stattfindende Wärmeübertragung vom Kühlblech auf die im Leuchteninneraum der Fahrzeugleuchte enthaltene Luft einen thermischen Widerstand aufweist, der sehr viel größer ist als der thermische Widerstand der Wärmeleitung im Kühlblech. Die Wärmeleitfähigkeit der Kühlbleche selbst ist teilweise sogar um ein vielfaches höher als thermisch notwendig, weil die Dicke der Kühlbleche aufgrund mechanischer Anforderungen, insbesondere an die Biegesteifigkeit, nicht weiter reduziert werden kann.
  • Die Kühlbleche werden in der Regel aus Metallblechen gestanzt und in eine geeignete Form gebogen. Das Stanzen und Biegen kann in zwei Prozessschritten, aber auch als Stanzbiegen in einem Prozessschritt erfolgen.
  • Die Größe der Kühlbleche wird dabei entsprechend den thermischen Anforderungen gewählt. Die Form der Kühlbleche wird dabei überwiegend von den Platzanforderungen in der Fahrzeugleuchte bestimmt, die Größe wird so gewählt, dass ausreichend Oberfläche zur Wärmeabgabe an die im Leuchteninneraum der Fahrzeugleuchte enthaltene Luft vorhanden ist. Soweit dies vom verfügbaren Platz her möglich ist, wird die zur Wärmeabgabe an die Luft vorgesehene Oberfläche in der Einbauposition der Fahrzeugleuchte senkrecht gestellt, um den thermischen Widerstand des Wärmeübergangs durch teils auch als frei bezeichnete, gravitationsbedingte Konvektion zu verringern. Hierdurch unterstützt die freie Konvektion die Kühlung bestmöglich. Bei einer horizontal liegenden Platte ist die Kühlleistung geringer.
  • Durch DE 10 2012 012 853 A1 ist eine Lampe mit einem Beleuchtungskörper mit mehreren LEDs als Lichtquellen bekannt. Die LEDs sind mit Kühlzapfen wärmeübertragend, insbesondere wärmeleitend verbunden. Die Kühlzapfen geben in einem der Hauptlichtabstrahlung des Beleuchtungskörpers abgewandten rückwärtigen Bereich durch den Betrieb der LEDs entstehende Wärme durch Wärmeübergang an Luft einer Umgebung des Beleuchtungskörpers innerhalb der Lampe ab.
  • Grundsätzlich bekannt ist, Kühlbleche mit Schlitzen zu versehen, indem Partien des Kühlblechs entfernt werden. Dadurch wird die Gesamtfläche des Kühlblechs verkleinert, jedoch kann die Luftzirkulation verbessert werden, einhergehend mit einer Steigerung der Kühlleistung (Zusammenhang Reynolds- & Nusseltzahl).
  • Aus dem Stand der Technik ist dies etwa bei Kühlblechen an Läufern von sowohl Generatoren als auch Motoren umfassenden Elektromaschinen bekannt.
  • Durch DE 1 967 311 U ist bekannt, Kühlrippen eines elektrischen Stromrichters aus Kupfer herzustellen, wobei diese Querschlitze aufweisen, um ein Verziehen sowohl der Kühlrippen selbst, als auch eines Gefäßes, an welche diese angeschweißt sind, zu verhindern.
  • In statischen Anwendungen, bei denen sich höchstens durch gravitationsbedingte Konvektion eine Luftströmung einstellt, ist die zur Wärmeabgabe zur Verfügung stehende Oberfläche dadurch verringert, einhergehend mit einer Verschlechterung des Wärmeübergangs vom Kühlblech an die umgebende, im Leuchteninneraum einer Fahrzeugleuchte enthaltene Luft.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Kühlblechs mit verbesserter Wärmeabgabe an die umgebende, im Leuchteninneraum einer Fahrzeugleuchte enthaltene Luft, sowie die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Kühlblechs.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, den Zeichnungen sowie in der nachfolgenden Beschreibung, einschließlich der zu den Zeichnungen zugehörigen, wiedergegeben.
  • Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach ein Kühlblech mit einer zur thermischen Ankopplung einer Wärmequelle vorgesehenen ersten Partie und mindestens einer mit der ersten Partie zumindest wärmeleitend verbundene und zur Wärmeabgabe vorgesehenen, zweiten Partie.
  • Die erste Partie umfasst oder bildet einen ersten Teilbereich des Kühlblechs, der zur Wärmeübertragung von einer Wärmequelle auf das Kühlblech thermisch an die Wärmequelle angekoppelt wird, beispielsweise an eine mit in während deren Betrieb wärmeabgebenden Elektronikbauteilen bestückte Leiterplatte, oder unmittelbar an ein oder mehrere während deren Betrieb wärmeabgebende Elektronikbauteile.
  • Die Ankopplung erfolgt insbesondere durch wärmeleitenden Kontakt, beispielsweise durch anschrauben und/oder anklemmen, beispielsweise unterstützt durch einen zwischen der Wärmequelle und zumindest der ersten Partie des Kühlblechs eingebrachten thermisch leitfähigen Kleber.
  • Die erste Partie kann einen Teil der unmittelbar in sie eingekoppelten Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs übertragen.
  • Die zweite Partie umfasst oder bildet einen zweiten Teilbereich des Kühlblechs, der zur Wärmeabgabe zumindest der durch Wärmeleitung von der ersten Partie in sie eingetragenen Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs dient.
  • Die zweite Partie dient damit zur Wärmeabgabe zumindest eines wesentlichen Teils der von einer Wärmequelle in die erste Partie des Kühlblechs eingetragenen Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs.
  • Jede zweite Partie umfasst mindestens ein von einer Grenze zur ersten Partie beabstandetes, distales Ende.
  • Bei einem Wärmeeintrag in die erste Partie stellt sich in jeder zweiten Partie ein gerichteter Wärmetransport von der Grenze zwischen der jeweiligen zweiten Partie und der ersten Partie hin zum jeweiligen distalen Ende der entsprechenden zweiten Partie ein.
  • Durch die stattfindende Wärmeübertragung von der zweiten Partie an die Umgebung nimmt der Wärmestrom innerhalb der zweiten Partie in Richtung des Wärmetransports ab.
  • Das Kühlblech zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Partie zumindest abschnittsweise zwischen ihrer Grenze zur ersten Partie und ihrem distalen Ende in mehrere in Richtung weg von der ersten Partie verlaufende, lamellenartige Streifen unterteilt ist.
  • Die Streifen verlaufen zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze zur ersten Partie und dem distalen Ende in mehreren vorzugsweise parallelen und zueinander versetzten Ebenen.
  • Zwischen den benachbarten Streifen sind so zumindest abschnittsweise jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume gebildet, durch welche hindurch Luft hindurchtreten kann.
  • Beispielsweise kann sich das Kühlblech dadurch auszeichnen, dass die Streifen zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze zwischen erster Partie und zweiter Partie und dem distalen Ende der zweiten Partie abwechselnd in zwei voneinander beabstandeten, parallel verlaufenden Ebenen versetzt angeordnet sind.
  • Benachbarte Streifen verlaufen dabei in verschiedenen Ebenen. Ein erster Streifen verläuft in einer ersten Ebene und ein zum ersten Streifen benachbarter zweiter Streifen in einer zweiten Ebene. Ein dritter, zum zweiten Streifen benachbarter Streifen verläuft wiederum in der ersten Ebene, ein vierter, zum dritten Streifen benachbarter Streifen wiederum in der zweiten Ebene und so weiter.
  • Die abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen versetzt angeordneten, lamellenartigen Streifen spannen so zwei voneinander beabstandete, parallel verlaufende Ebenen auf.
  • Durch die versetzte Anordnung in den zwei voneinander beabstandeten Ebenen sind zwischen den benachbarten Streifen sind so zumindest abschnittsweise jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume gebildet, durch welche hindurch Luft hindurchtreten kann.
  • Die lamellenartigen Streifen bilden hierdurch nicht nur eine vergrößerte, offene Oberfläche des Kühlblechs, sie umgreifen darüber hinaus im Vergleich zu einer geschlossenen Oberfläche eines ungeschlitzten und nicht in zwei parallele Ebenen versetzt angeordnete Streifen aufweisenden Kühlblechs ein größeres Luftvolumen, einhergehend mit einem verbesserten Wärmeübergang zur umgebenden Luft.
  • Ohne weitere Maßnahmen weist ein Blech keine bevorzugte Richtung seiner Wärmeleitfähigkeit auf.
  • Durch die Unterteilung der zweiten Partie des erfindungsgemäßen Kühlblechs in parallele Streifen, die abwechselnd in zwei voneinander beabstandeten Ebenen verlaufen, weist die zweite Partie eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit weg von der ersten Partie auf, wohingegen die Wärmeleitfähigkeit innerhalb der zweiten Partie quer zu den lamellenartigen Streifen unterbunden ist.
  • Für das erfindungsgemäße Kühlblech wird der durch die mindestens eine zweite Partie gebildete Teilbereich, der zur Wärmeabgabe an die Luft dient, zumindest bereichsweise in Richtung des Wärmetransports geschlitzt und aufgebogen.
  • Vom Schlitzen ausgenommen bleibt die erste Partie. Sie umfasst einen oder mehrere Bereiche, in denen das Kühlblech geschlossen bleiben soll, zum Beispiel zur thermischen Ankopplung an eine Wärmequelle, wie etwa ein Elektronikbauteil oder ein anders Bauteil, wie etwa eine Leiterplatte, oder um das Kühlblech zu biegen.
  • Damit ist die hohe Wärmeleitfähigkeit für den Wärmetransport weg von der zur Wärmeeinkopplung von einer Wärmequelle vorgesehenen ersten Partie nicht nur weiterhin gegeben, sondern sogar durch einen größeren Volumenumgriff der in versetzten Ebenen verlaufenden Streifen einhergehend mit einem verbesserten Wärmeübergang an das Kühlblech umgebende Luft verbessert. Die Seitenränder der geschlitzten Bereiche erhöhen die Oberfläche zur Wärmeabgabe an die Umgebungsluft hierbei erheblich. Durch die größere Oberfläche wird die Kühlwirkung verbessert. Zusätzlich zur erhöhten Oberfläche entstehen Lücken im Kühlblech, durch die Luft hindurch dringen kann. Somit behindert ein horizontal eingebautes erfindungsgemäßes Kühlblech die Luftkonvektion weniger stark als ein herkömmliches, geschlossenes Kühlblech. Der Vorteil der Erfindung ist daher besonders groß, wenn die Platzverhältnisse in einer Fahrzeugleuchte einen senkrechten Einbau der Kühlflächen nicht erlauben.
  • In der praktischen Umsetzung muss die Richtung der Schlitze im Kühlblech nur näherungsweise der Richtung der Wärmeausbreitung im geschlossenen Kühlblech entsprechen. Auch bei deutlichen Abweichungen kann weiterhin ein ausreichender Wärmetransport sichergestellt sein. In der Praxis sind daher regelmäßig angeordnete Schlitze, die der erwarteten Richtung des Wärmetransports in etwa folgen, vollkommen ausreichend. Der Verlauf der Schlitze kann mit ausreichender Genauigkeit durch Einschätzung erfolgen. Es können jedoch auch Messungen oder Computersimulationen des Wärmestromes im Vollblech als Grundlage oder Hilfestellung für die Auslegung des Schlitzverlaufs eingesetzt werden.
  • Zudem kann die Form der Aufbiegungen so gewählt werden, dass sie eine zusätzliche Versteifung des Kühlblechs bewirken. Somit kann eventuell zusätzlich zu den Abmessungen Länge und Breite auch die Blechdicke gegenüber dem Stand der Technik verringert werden.
  • Vorzugsweise werden die Aufbiegungen so geformt, dass keine spitzen Ecken oder scharfe Kanten entstehen, um das Verletzungsrisiko bei der weiteren Handhabung im Umgang mit dem Kühlblech gering zu halten.
  • Die lamellenartigen Streifen können am von der ersten Partie beabstandeten distalen Ende der zweiten Partie in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  • Dort können die lamellenartigen Streifen quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sein, beispielsweise indem die zweite Partie im Bereich ihres distalen Endes ungeschlitzt ist.
  • Die lamellenartigen Streifen können zwischen den beiden parallel verlaufenden Ebenen hin und her gebogen sein. Dabei können benachbarte Streifen in entgegengesetzten Wellen gebogen ausgeführt sein.
  • Abschnittsweise können die lamellenartigen Streifen zur Versteifung quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sein. Dies kann durch abschnittsweisen Verzicht auf eine Trennung zwischen den Streifen hergestellt sein.
  • Am distalen Ende können benachbarte lamellenartige Streifen in verschiedenen der beiden durch sie aufgespannten, zueinander versetzten parallelen Ebenen liegen.
  • Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Kühlblechs mit verbessertem Wärmeübergang an es umgebende, insbesondere in einem beengten Raum, wie etwa einem Leuchteninnenraum, eingeschlossene Luft.
  • Das Verfahren sieht vor, die zur Wärmeabgabe zumindest der durch Wärmeleitung von der ersten Partie in sie eingetragenen Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs dienende zweite Partie des Kühlblechs zwischen ihrer Grenze zur ersten Partie und ihrem distalen Ende zumindest abschnittsweise in mehrere in Richtung des dort vorgesehenen Wärmetransports parallel verlaufende, lamellenartige Streifen zu teilen, vorzugsweise zu schneiden und/oder zu schlitzen.
  • Ferner sieht das Verfahren vor, die zuvor erzeugten lamellenartigen Streifen zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze der zweiten Partie zur ersten Partie und dem distalen Ende der zweiten Partie abwechselnd versetzt in zwei voneinander beabstandete, parallel verlaufende Ebenen zu biegen, so dass durch die versetzte Anordnung in den zwei voneinander beabstandeten Ebenen zwischen den benachbarten, vormals unmittelbar aneinander angrenzenden Streifen zumindest abschnittsweise jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume entstehen, durch welche hindurch Luft hindurchtreten kann.
  • Das Verfahren sieht hiernach zumindest abschnittsweise im Bereich der zweiten Partie allein durch Biegung oder dergleichen eine Aufweitung des Kühlblechs zu einem Körper vor, der ein Raumvolumen einnimmt, welches größer ist als das Volumen der von ihm verdrängten Luft.
  • Die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie in parallel verlaufende, lamellenartige Streifen erfolgt bevorzugt frei von einer Materialabtragung und/oder Materialentfernung.
  • Alternativ erfolgt die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie in parallel verlaufende, lamellenartige Streifen unter geringstmöglicher Materialentfernung beispielsweise durch Laserschneiden oder Präzisionssägen.
  • Die Streifen sind demnach vorzugsweise durch schneiden oder Stanzen hergestellt. Vorteilhaft wird eine nicht materialabtragende und/oder-entfernende Herstellungsmethode zur Herstellung der Streifen verwendet.
  • Das Aufbiegen des Blechs erfolgt bevorzugt im selben Stanzprozess beziehungsweise Stanzbiegeprozess, in dem die Kontur des Kühlblechs ausgestanzt wird. Durch Scherung werden dabei im selben Prozessschritt Schlitze erzeugt, die die aufgebogenen Lamellen beziehungsweise lamellenartigen Streifen voneinander trennen. Damit kann zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Herstellungsprozess ausgehend von einem Produktionsprozess zur Herstellung eines Kühlblechs nach dem Stand der Technik ein verändertes Stanzwerkzeug vorgesehen sein, welches gleichzeitig mit dem Ausstanzen des Kühlblechs die lamellenartigen Streifen der zweiten Partie abschnittsweise voneinander trennt.
  • Möglich ist es jedoch auch, die Schlitze in einem separaten, vorgeschalteten Prozessschritt in das Blech einzubringen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn auch die Blechkontur beispielsweise mit Laserschneiden in einem ersten Prozessschritt ausgeschnitten wird und das Biegen in einem zweiten Prozessschritt erfolgt. Bei einem derartigen Produktionsablauf könnten im ersten Prozessschritt zusätzlich Schnitte in das Blech eingebracht werden und die so entstandenen Lamellen im zweiten Prozessschritt aufgebogen werden.
  • Durch Schlitzen und Aufbiegen des Kühlblechs wird die Oberfläche des Kühlblechs relativ zu seinem Volumen erheblich vergrößert. Gleichzeitig entstehen jeweils Durchlassöffnungen für Luft bildende Zwischenräume, die die Luftkonvektion durch das von der zweiten Partie des Kühlblechs eingenommene Raumvolumen hindurch ermöglichen und damit den Wärmeübergang vom Kühlblech zur Umgebungsluft zusätzlich unterstützen.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der der zur Wärmeleitung zur Verfügung stehende Querschnitt des Blechs in Hauptrichtung des Wärmeflusses nicht verändert wird.
  • Durch eine geeignete Geometrie der aufgebogenen Bereiche kann zusätzlich eine Versteifung des Kühlblechs erreicht werden, wodurch die gewünschte mechanische Steifigkeit mit einer geringeren Blechstärke als nach dem Stand der Technik erreichbar ist.
  • Insgesamt lassen sich dadurch eine höhere Kühlwirkung erreichen und/oder der Materialeinsatz für das Kühlblech und das Gewicht des Kühlblechs verringern.
  • Es ist ersichtlich, dass die Erfindung zur Verbesserung der Kühlleistung eines Kühlblechs vorschlägt, das Kühlblech ohne signifikante Materialentfernung beispielsweise durch Stanzen, Schneiden, Laserschneiden abschnittsweise zu schlitzen, wobei die so hergestellten Lamellen parallel zur Wärmeausbreitung im Kühlblech verlaufen, und die so hergestellten Lamellen in wechselnden Richtungen gegeneinander zu versetzen.
  • Zusätzliche, über die vollständige Lösung der gestellten Aufgabe und/oder über die voran zu den einzelnen Merkmalen genannten Vorteile hinausgehende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind nachfolgend aufgeführt.
  • Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind unter Anderem, dass die Kosten für die Kühlung von Elektronikbauteilen, einschließlich Halbleiterlichtquellen, mit einem erfindungsgemäßen Kühlblech dadurch gesenkt werden, dass weniger Material für die Herstellung der Kühlbleche benötigt wird. Diese Kostenreduktion übersteigt bei ausreichend hohen Stückzahlen die gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Kosten für das Stanz- oder Stanzbiegewerkzeug.
  • Durch Aufbiegen des Kühlblechs im Stanzprozess wird die Oberfläche des Kühlblechs relativ zum Volumen erheblich vergrößert. Die Vergrößerung der Oberfläche verglichen mit einem nicht aufgebogenen Kühlblech hängt von der Dimensionierung und Geometrie der durch das Aufbiegen entstehenden, auch als Lamellen bezeichneten Streifen ab. Beispielsweise lassen sich Oberflächenvergrößerungen im Bereich von 10% bis 50% erreichen. Typische Werte liegen um 30%. Diese vergrößerte Oberfläche bewirkt, dass weniger Blech benötigt wird, um die gleiche Kühlwirkung wie mit einem Kühlblech nach dem Stand der Technik zu erreichen. Dies ermöglicht Material-, Kosten- und Gewichtseinsparungen. Wenn durch die Aufbiegung eine zusätzliche Steifigkeit erreicht wird, kann zudem die Blechdicke verringert werden und damit zusätzlich Material und Gewicht eingespart werden.
  • Gleichzeitig entstehen jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume, die die Luftkonvektion durch das Kühlblech, genauer durch das von der zweiten Partie des Kühlblechs eingenommene Raumvolumen hindurch ermöglichen und damit den Wärmeübergang vom Kühlblech zur Umgebungsluft zusätzlich unterstützen. Dies gilt insbesondere für Kühlbleche, die horizontal liegen.
  • Besonders vorteilhaft macht sich diese Eigenschaft bei Fahrzeugleuchten bemerkbar, in denen das Kühlblech aus Platzgründen nur horizontal eingebaut werden kann. Ebenso kann dies bei Fahrzeugleuchten im Heckdeckel eines Fahrzeugs gelten. Diese werden beim Öffnen des Heckdeckels um ungefähr 90° gedreht, so dass sich die Konvektion im Innern der Fahrzeugleuchte ändert. Ein Kühlblech nach dem Stand der Technik kann dadurch unter Umständen in eine horizontale Lage kommen. Durch ein erfindungsgemäßes Kühlblech kann die Luft durch das von der zweiten Partie des Kühlblechs eingenommene Raumvolumen hindurchströmen, so dass die Kühlung auch bei dieser ungünstigen Lage der Fahrzeugleuchte verbessert wird. Auch in vertikaler Lage liegt einer verbesserte Kühlleistung vor. Hierbei wirken sich die größere Oberfläche und eine durch die jeweils mit Zwischenräumen voneinander in den beiden parallelen Ebenen versetzt voneinander beabstandet angeordneten Lamellen erzeugte Verwirbelung einer sich einstellenden Luftumströmung positiv aus.
  • Zusätzliche Vorteile ergeben sich durch einen Verzicht auf ein Entfernen von Material des Kühlblechs. Hierdurch entsteht keine Verunreinigungsgefahr durch Späne oder dergleichen in einer Fahrzeugleuchte.
  • Ferner wird die Wärmeleitfähigkeit weder verringert, noch unterbrochen, weil die erzeugten Materialgrenzen zwischen den Lamellen stets parallel zur Richtung der Wärmeausbreitung verlaufen.
  • Das Versetzen der Lamellen in abwechselnde Richtungen bildet eine Aufweitung des Kühlblechs, wodurch dies ein größeres Raumvolumen umgreift und dementsprechend mehr Raum einnimmt. Insbesondere in Umgebungen mit schwacher bis gar keiner Luftströmung reichen durch diese raumgreifende Ausbildung die Lamellen grundsätzlich in kühlere Bereiche der Luft, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird.
  • Weitere Vorteile gegenüber den Stand der Technik sind unter anderem Kosteneinsparungen durch Materialeinsparung, insbesondere für Kühlbleche mit ungünstiger Einbaulage im Leuchteninnenraum, bei denen ein konventionelles Kühlblech mit geschlossener Oberfläche das Konvektionsvolumen zerschneidet und/oder die Anordnung eines größeren Kühlblechs aus Platzmangel gar nicht möglich ist.
  • Ein zusätzlicher Vorteil mit weitreichendem Synergieeffekt ist eine Gewichteinsparung durch den Bedarf kleinerer Kühlbleche aufgrund des verbesserten Wärmeübergangs.
  • Das Kühlblech kann einzelne oder eine Kombination der zuvor und/oder nachfolgend in Verbindung mit dem Verfahren beschriebene Merkmale aufweisen, ebenso wie das Verfahren einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor und/oder nachfolgend in Verbindung mit dem Kühlblech beschriebene Merkmale aufweisen und/oder verwirklichen kann.
  • Das Kühlblech und/oder das Verfahren können alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer einleitend in Verbindung mit dem Stand der Technik und/oder in einem oder mehreren der zum Stand der Technik erwähnten Dokumente und/oder in der nachfolgenden Beschreibung zu den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschriebene Merkmale aufweisen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht in Fig. 1 a) und in einer Seitenansicht in Fig. 1 b).
    Fig. 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht in Fig. 2 a) und in einer Seitenansicht in Fig. 2 b).
    Fig. 3
    ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht in Fig. 3 a) und in einer Seitenansicht in Fig. 3 b).
    Fig. 4
    ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht in Fig. 4 a) und in einer Seitenansicht in Fig. 4 b).
    Fig. 5
    einen Schnitt durch das Kühlblech aus Fig. 4 entlang der Linie A - A in Fig. 4 a).
    Fig. 6
    ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht.
  • Ein in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 ganz oder in Teilen dargestelltes Kühlblech 01 umfasst eine zur thermischen Ankopplung einer Wärmequelle vorgesehene erste Partie 02 und mindestens eine sich an die erste Partie 02 anschließende, an diese angrenzende und mit der ersten Partie 02 zumindest wärmeleitend verbundene, zur Wärmeabgabe vorgesehenen, bis zu einem entfernten, distalen Ende 05 des Kühlblechs 01 reichende zweite Partie 03.
  • Jede zweite Partie 03 umfasst damit mindestens ein von einer Grenze 04 zur ersten Partie 02 beabstandetes, distales Ende 05.
  • Die erste Partie 02 umfasst oder bildet einen ersten Teilbereich des Kühlblechs 01, der zur Wärmeübertragung von einer Wärmequelle auf das Kühlblech 01 thermisch an die Wärmequelle angekoppelt wird, beispielsweise an eine mit in während deren Betrieb wärmeabgebenden Elektronikbauteilen bestückte Leiterplatte, oder unmittelbar an ein oder mehrere während deren Betrieb wärmeabgebende Elektronikbauteile.
  • Die Ankopplung erfolgt insbesondere durch wärmeleitenden Kontakt, beispielsweise durch Anschrauben und/oder Anklemmen, beispielsweise unterstützt durch einen zwischen der Wärmequelle und zumindest der ersten Partie des Kühlblechs eingebrachten thermisch leitfähigen Kleber.
  • Die erste Partie 02 kann einen Teil der unmittelbar in sie eingekoppelten Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs 01 übertragen.
  • Die zweite Partie 03 umfasst oder bildet einen zweiten Teilbereich des Kühlblechs 01, der zur Wärmeabgabe zumindest der durch Wärmeleitung von der ersten Partie 02 in sie eingetragenen Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs 01 dient.
  • Die zweite Partie 03 dient damit zur Wärmeabgabe zumindest eines wesentlichen Teils der von einer Wärmequelle in die erste Partie 02 des Kühlblechs 01 eingetragenen Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs 01.
  • Die zweite Partie 03 umfasst zwischen ihrer in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie in ihrer ungefähren Lage und in ihrem ungefähren Verlauf angedeutete Grenze 04 zur ersten Partie 02 und ihrem distalen Ende 05 zumindest abschnittsweise mehrere in Richtung weg von der ersten Partie 02 hin zum distalen Ende 05 verlaufende, lamellenartige Streifen 06.
  • Die Streifen verlaufen zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze 04 zur ersten Partie und dem distalen Ende 05 in mehreren vorzugsweise parallelen und zueinander versetzten Ebenen.
  • Zwischen den benachbarten Streifen 06 sind so zumindest abschnittsweise jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume 09 gebildet, durch welche hindurch Luft hindurchtreten kann.
  • Bei einem Wärmeeintrag in die erste Partie 02 stellt sich in jeder zweiten Partie 03 ein gerichteter Wärmetransport von der Grenze 04 zwischen der jeweiligen zweiten Partie 03 und der ersten Partie 02 hin zum jeweiligen distalen Ende 05 der entsprechenden zweiten Partie 03 ein.
  • Durch die stattfindende Wärmeübertragung von der zweiten Partie 03 an die Umgebung nimmt der Wärmestrom innerhalb der zweiten Partie 03 in Richtung des Wärmetransports ab.
  • Die Streifen 06 können beispielsweise zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze 04 zwischen der ersten Partie und der zweiten Partie 03 und dem distalen Ende 05 der zweiten Partie 03 beziehungsweise zwischen der Grenze 04 der zweiten Partie 03 zur ersten Partie und dem distalen Ende 05 des Kühlblechs 01 abwechselnd in mindestens zwei voneinander beabstandeten, parallel verlaufenden Ebenen 07, 08 versetzt angeordnet sein.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlblechs 01 in einer Draufsicht (Fig. 1 a) und in einer Seitenansicht (Fig. 1 b). Der von der zweiten Partie 03 umfasste Teilbereich des Kühlblechs 01, an dem es nicht thermisch beispielsweise an eine Elektronikplatine angekoppelt wird und an dem das Kühlblech 01 nicht anderweitig in Form gebogen wurde, ist durch parallele Schlitze in Streifen 06 unterteilt, deren Erstreckung sich an der Richtung der vorgesehenen Wärmeleitung orientiert. Die Schlitze weisen beispielsweise einen Abstand von 2 mm bis 10 mm zueinander auf. Dementsprechend breit sind die Streifen 06.
  • Die durch diese nebeneinanderliegenden Schlitze entstehenden, auch als Stege bezeichenbaren Streifen 06 sind beziehungsweise werden abwechselnd nach oben und unten aus der Blechebene herausgebogen, wodurch zwischen ihnen Zwischenräume 09 bildende Lücken entstehen. Diese parallel geschlitzten und aufgebogenen Bereiche überspannen beim in Fig. 1 gezeigten Kühlblech 01 die ganze freie Länge der Kühlfläche.
  • Alternativ können aber auch mehrere geschlitzte Bereiche hintereinander vorgesehen werden, um zum Beispiel die mechanische Stabilität zu erhöhen (Fig. 2). Zwischen den Wiederholungen liegen etwa 2 mm bis 5 mm breite Unterbrechungen, an denen das Kühlblech 01 somit Querverbindungen aufweist. Die Schlitze der Wiederholungen können in direkter Verlängerung der jeweils vorhergehenden Schlitze liegen.
  • Eine versetzte Anordnung der Schlitze und damit der Streifen 06 ist jedoch auch möglich. Sie verspricht zusätzliche Biegesteifigkeit in Richtung quer zu den Schlitzen (Fig. 3). Die Unterbrechungen zwischen hintereinander angeordneten Bereichen können bei einer solchen versetzten Anordnung sehr kurz gewählt werden oder sogar ganz entfallen. Die Wiederholungen müssen nicht identisch oder periodisch zu den ersten geschlitzten Bereichen sein. Es kann vorteilhaft sein, die Schlitzlängen, die Schlitzabstände oder die Art der Aufbiegung zu variieren.
  • Benachbarte Streifen 06 verlaufen bei den in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Kühlbleche 01 in zwei verschiedenen Ebenen 06, 07. Ein erster Streifen 06 verläuft in einer ersten Ebene 07 und ein zum ersten Streifen 06 benachbarter zweiter Streifen 06 in einer parallel zur ersten Ebene 07 verlaufenden zweiten Ebene 08. Ein dritter, zum zweiten Streifen 06 benachbarter Streifen 06 verläuft wiederum in der ersten Ebene 07, ein vierter, zum dritten Streifen 06 benachbarter Streifen 06 wiederum in der zweiten Ebene 08 und so weiter.
  • Die abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen versetzt angeordneten, lamellenartigen Streifen 06 spannen so zwei voneinander beabstandete, parallel verlaufende Ebenen 07, 08 auf.
  • Die lamellenartigen Streifen 06 bilden durch die versetzte Anordnung in den zwei voneinander beabstandeten Ebenen 07, 08, wodurch zwischen den benachbarten Streifen so zumindest abschnittsweise jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume 09 gebildet sind, durch welche hindurch Luft hindurchtreten kann, nicht nur eine vergrößerte, offene Oberfläche des Kühlblechs 01, sie umgreifen darüber hinaus im Vergleich zu einer geschlossenen Oberfläche eines ungeschlitzten und nicht in mehrere parallele Ebenen versetzt angeordnete Streifen 06 aufweisenden Kühlblechs 01 ein größeres Luftvolumen, einhergehend mit einem verbesserten Wärmeübergang zur umgebenden Luft.
  • Damit ist die hohe Wärmeleitfähigkeit für den Wärmetransport weg von der zur Wärmeeinkopplung von einer Wärmequelle vorgesehenen ersten Partie 02 nicht nur weiterhin gegeben, sondern sogar durch einen größeren Volumenumgriff der in versetzten Ebenen 07, 08 verlaufenden Streifen 06 einhergehend mit einem verbesserten Wärmeübergang an das Kühlblech 01 umgebende Luft verbessert.
  • Die Seitenränder der Streifen 06 erhöhen die Oberfläche zur Wärmeabgabe an die Umgebungsluft hierbei zusätzlich. Durch die größere Oberfläche wird die Kühlwirkung verbessert. Zusätzlich zur erhöhten Oberfläche entstehen Zwischenräume 09 zwischen benachbarten Streifen 06, die Lücken im Kühlblech 01 bilden, durch die Luft hindurch dringen kann. Somit behindert ein horizontal eingebautes erfindungsgemäßes Kühlblech 01 die Luftkonvektion weniger stark als ein herkömmliches, geschlossenes Kühlblech. Der Vorteil der Erfindung ist daher besonders groß, wenn die Platzverhältnisse in einer Fahrzeugleuchte einem senkrechten Einbau der Kühlflächen entgegenstehen.
  • Beim erfindungsgemäßen Kühlblech 01 wird der durch die mindestens eine zweite Partie 03 gebildete Teilbereich, der zur Wärmeabgabe an die Luft dient, zumindest bereichsweise in Richtung des Wärmetransports geschlitzt und aufgebogen.
  • Vom Schlitzen ausgenommen bleibt die erste Partie 02. Sie umfasst einen oder mehrere Bereiche, in denen das Kühlblech 01 geschlossen bleiben soll, zum Beispiel zur thermischen Ankopplung an eine Wärmequelle, wie etwa ein Elektronikbauteil oder ein anders Bauteil, wie etwa eine Leiterplatte, oder um das Kühlblech 01 zu biegen.
  • Durch die Unterteilung der zweiten Partie 03 des erfindungsgemäßen Kühlblechs 01 in parallele Streifen 06, die beispielsweise abwechselnd in zwei voneinander beabstandeten Ebenen 07, 08 verlaufen, weist die zweite Partie 03 eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit weg von der ersten Partie 02 auf.
  • In der praktischen Umsetzung muss die Richtung der die Streifen 06 erzeugenden Schlitze im Kühlblech 01 nur näherungsweise der Richtung der Wärmeausbreitung im geschlossenen Kühlblech entsprechen. Auch bei deutlichen Abweichungen kann weiterhin ein ausreichender Wärmetransport sichergestellt sein. In der Praxis sind daher regelmäßig angeordnete Schlitze, die der erwarteten Richtung des Wärmetransports in etwa folgen, vollkommen ausreichend. Der Verlauf der Schlitze kann mit ausreichender Genauigkeit durch Einschätzung erfolgen. Es können jedoch auch Messungen oder Computersimulationen des Wärmestromes im Vollblech als Grundlage oder Hilfestellung für die Auslegung des Schlitzverlaufs eingesetzt werden.
  • Zudem kann die Form der Aufbiegungen so gewählt werden, dass sie eine zusätzliche Versteifung des Kühlblechs 01 bewirken. Somit kann eventuell zusätzlich zu den Abmessungen Länge und Breite auch die Blechdicke gegenüber dem Stand der Technik verringert werden.
  • Vorzugsweise werden die Aufbiegungen so geformt, dass keine spitzen Ecken oder scharfe Kanten entstehen, um das Verletzungsrisiko bei der weiteren Handhabung im Umgang mit dem Kühlblech 01 gering zu halten.
  • Die beispielsweise zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze 04 zwischen der ersten Partie und der zweiten Partie 03 und dem distalen Ende 05 der zweiten Partie 03 beziehungsweise zwischen der Grenze 04 der zweiten Partie 03 zur ersten Partie und dem distalen Ende 05 des Kühlblechs 01 abwechselnd in mindestens zwei voneinander beabstandeten, parallel verlaufenden Ebenen 07, 08 versetzt angeordneten Streifen 06 können am distalen Ende 05 in einer gemeinsamen Ebene liegen (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 6).
  • Hierbei liegen die lamellenartigen Streifen 06 am von der ersten Partie 02 beabstandeten distalen Ende 05 der zweiten Partie 03 in einer gemeinsamen Ebene.
  • Die am von der ersten Partie 02 beabstandeten distalen Ende 05 der zweiten Partie 03 in einer gemeinsamen Ebene liegenden lamellenartigen Streifen 06 können am distalen Ende 05 quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sein (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 6), beispielsweise indem die zweite Partie 03 im Bereich ihres distalen Endes 05 ungeschlitzt ist.
  • Alternativ können benachbarte lamellenartige Streifen 06 am distalen Ende 05 in verschiedenen der beiden durch sie aufgespannten, zueinander versetzten parallelen Ebenen 07, 08 liegen.
  • Die lamellenartigen Streifen 06 können beispielsweise wellenartig gebogen zwischen den beispielsweise zwei parallel verlaufenden Ebenen 07, 08 hin und her verlaufend angeordnet sein.
  • Dabei können benachbarte Streifen 06 in entgegengesetzten Wellen gebogen ausgeführt sein (Fig. 2, Fig. 3).
  • Die lamellenartigen Streifen 06 können beispielsweise zur Versteifung des Kühlblechs 01 abschnittsweise quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sein.
  • Dies kann durch abschnittsweisen Verzicht auf eine Trennung zwischen den Streifen 06 hergestellt sein (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 6).
  • Fig. 6 zeigt hierbei ein Ausführungsbeispiel mit nichtparallelen Schlitzen. Die Streifen 06 weisen hierdurch eine zumindest abschnittsweise veränderliche Breite entlang ihrer Erstreckung von der Grenze 04 hin zum distalen Ende 05 auf.
  • Bei dem in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Kühlblech 01 sind die Streifen 06 in einer ihrer Anzahl entsprechenden Zahl paralleler, voneinander beabstandeter Ebenen 10 angeordnet. Darüber hinaus sind die Streifen 06 zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze 04 zwischen erster Partie 02 und zweiter Partie 03 und dem distalen Ende 05 der zweiten Partie 05 um jeweils von der Grenze 04 zum distalen Ende 05 verlaufende Achsen gegenüber einer die Grenze 04 und das distale Ende 05 umfassenden und von der Grenze 04 und dem distalen Ende 05 aufgespannten Fläche verdreht angeordnet.
  • Die von der Grenze 04 und dem distalen Ende 05 aufgespannten Fläche schließt dabei die jeweils von der Grenze 04 zum distalen Ende 05 verlaufende Achsen mit ein, um welche die Streifen 06 jeweils verdreht sind.
  • Die Streifen 06 sind hierbei aus einer von der Grenze 04 und dem distalen Ende 05 aufgespannten Ebene um jeweils eigene von der Grenze 04 zum distalen Ende 05 verlaufende Achsen herausgedreht.
  • Fig. 4 und Fig. 5 zeigen hiernach beispielhaft, dass anstelle des bogenförmigen Aufbiegens der Stege bildenden Streifen 06 zwischen den Schlitzen die Stege auch verdreht werden können, wodurch jalousieartige Lamellen entstehen. Diese Verdrehung kann für alle Lamellen in die gleiche Richtung erfolgen, aber auch in unterschiedliche Drehrichtung, beispielsweise abwechselnd nach rechts und nach links gedreht.
  • Fig. 5 zeigt hierbei den in Fig. 4 a) mit gestrichelter Linie A - A angedeuteten Schnitt durch das Kühlblech 01.
  • Ein voranstehend beschriebenes Kühlblech 01 mit verbessertem Wärmeübergang an es umgebende, insbesondere in einem beengten Raum, wie etwa einem Leuchteninnenraum, eingeschlossene Luft, kann durch ein nachfolgend beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Kühlblechs 01 mit einer zur thermischen Ankopplung einer Wärmequelle vorgesehenen ersten Partie 02 und mindestens einer sich an die erste Partie anschließenden, an diese angrenzende und mit der ersten Partie 02 zumindest wärmeleitend verbundene, zur Wärmeabgabe vorgesehenen, bis zu einem entfernten, distalen Ende 05 des Kühlblechs 01 reichenden zweiten Partie 03 hergestellt werden.
  • Das Verfahren sieht vor, zunächst die zur Wärmeabgabe zumindest der durch Wärmeleitung von der ersten Partie 02 in sie eingetragenen Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs 01 dienende zweite Partie 03 des Kühlblechs beispielsweise durch parallel verlaufende Schnitte beziehungsweise Schlitze zwischen ihrer Grenze 04 zur ersten Partie 02 und dem distalen Ende 05 zumindest abschnittsweise in mehrere in Richtung des dort vorgesehenen Wärmetransports weg von der ersten Partie 02 und hin zum distalen Ende 05 parallel verlaufende, lamellenartige Streifen zu teilen, beispielsweise zu schneiden.
  • Die Streifen 06 bleiben hierbei einstückig mit der ersten Partie 02 verbunden. Lediglich zwischen den Streifen 06 werden zu deren Erzeugung in einem zuvor geschlossenen Blech Schnitte beziehungsweise Schlitze ausgeführt.
  • Anschließend sieht das Verfahren vor, die zuvor erzeugten lamellenartigen Streifen 06 zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze 04 der zweiten Partie 03 zur ersten Partie 02 und dem distalen Ende 05 der zweiten Partie 03 beispielsweise abwechselnd versetzt in mehrere voneinander beabstandete, beispielsweise parallel verlaufende Ebenen 07, 08, 10 zu biegen.
  • Hierdurch entstehen durch die Anordnung in den mindestens zwei voneinander beabstandeten Ebenen 07, 08, 10 zwischen den benachbarten, vordem Biegen beispielsweise unmittelbar aneinander angrenzenden Streifen 06 zumindest abschnittsweise jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume 09, durch welche hindurch Luft hindurchtreten kann.
  • Das Biegen der Streifen 06 in mehrere voneinander beabstandete Ebenen 07, 08 kann beispielsweise durch abwechselndes Herausbiegen der benachbarten Streifen 06 aus einer zuvor vom Blech der zweiten Partie eingenommenen Fläche in zwei voneinander beabstandete Ebenen 07, 08 erfolgen (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 6).
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Biegen der Streifen 06 in mehrere voneinander beabstandete Ebenen 10 durch Verdrehen der Streifen 06 jeweils um eigene, von der Grenze 04 zum distalen Ende 05 verlaufende, beispielsweise parallele Achsen aus der zuvor vom Blech der zweiten Partie 03 eingenommenen Fläche erfolgen.
  • Das Verfahren sieht hiernach zumindest abschnittsweise im Bereich der zweiten Partie 03 allein eine Aufweitung des Kühlblechs 01 durch Biegung oder dergleichen zu einem Körper vor, der ein Raumvolumen einnimmt, welches größer ist als das Volumen der vom Kühlblech 01 verdrängten Luft.
  • Das Verfahren sieht bevorzugt vor, dass die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie 03 in parallel verlaufende, lamellenartige Streifen 06 frei von Materialabtragung und/oder Materialentfernung erfolgt, vorzugsweise durch Schneiden und/oder Stanzen und/oder Schlitzen.
  • Alternativ sieht das Verfahren vor, dass die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie 03 in parallel verlaufende, lamellenartige Streifen 06 unter geringstmöglicher Materialabtragung und/oder Materialentfernung erfolgt, vorzugsweise durch Laserschneiden oder Präzisionssägen.
  • Die Streifen 06 sind demnach vorzugsweise durch schneiden oder Stanzen hergestellt. Vorteilhaft wird eine nicht materialabtragende und/oder-entfernende Herstellungsmethode zur Herstellung der Streifen 06 verwendet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Biegen der Streifen 06, beispielsweise deren abwechselndes Aufbiegen in zwei parallele, voneinander beabstandete Ebenen 07, 08, aber auch das Verdrehen in eine der Zahl der Streifen 06 entsprechende Anzahl voneinander beabstandeter, beispielsweise paralleler Ebenen 10, zeitgleich mit der Erzeugung der Streifen 06 und/oder dem Ausschneiden der äußeren Kontur des Kühlblechs 01 aus einem Blech-Rohling, beispielsweise einem Halbzeug erfolgt.
  • Beispielsweise erfolgt das Aufbiegen des Kühlblechs 01 bevorzugt im selben Stanzprozess beziehungsweise Stanzbiegeprozess, in dem die Kontur des Kühlblechs 01 ausgestanzt wird. Durch Scherung können dabei im selben Prozessschritt Schlitze erzeugt werden, die die aufgebogenen Lamellen beziehungsweise lamellenartigen Streifen 06 voneinander trennen.
  • Damit kann zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Herstellungsprozess ausgehend von einem Produktionsprozess zur Herstellung eines Kühlblechs nach dem Stand der Technik ein verändertes Stanzwerkzeug vorgesehen sein, welches gleichzeitig mit dem Ausstanzen des Kühlblechs 01 die lamellenartigen Streifen 06 der zweiten Partie 03 abschnittsweise voneinander trennt.
  • Möglich ist es jedoch auch, die Schlitze in einem separaten, vorgeschalteten Prozessschritt in das Blech einzubringen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn auch die Blechkontur beispielsweise mit Laserschneiden in einem ersten Prozessschritt ausgeschnitten wird und das Biegen in einem zweiten Prozessschritt erfolgt. Bei einem derartigen Produktionsablauf könnten im ersten Prozessschritt zusätzlich Schnitte in das Blech eingebracht werden und die so entstandenen Lamellen im zweiten Prozessschritt aufgebogen werden.
  • Durch Schlitzen und Aufbiegen des Kühlblechs 01 wird die Oberfläche des Kühlblechs 01 relativ zu seinem Volumen erheblich vergrößert. Gleichzeitig entstehen jeweils Durchlassöffnungen für Luft bildende Zwischenräume 09, die die Luftkonvektion durch das von der zweiten Partie 03 des Kühlblechs 01 eingenommene Raumvolumen hindurch ermöglichen und damit den Wärmeübergang vom Kühlblech 01 zur Umgebungsluft zusätzlich unterstützen.
  • Das Versetzen der Streifen 06 in mehrere Ebenen 07, 08, 10, beispielsweise in abwechselnden Richtungen in zwei parallele Ebenen 07, 08 bildet eine Aufweitung des Kühlblechs 01, wodurch dies ein größeres Raumvolumen umgreift und dementsprechend mehr Raum einnimmt. Insbesondere in Umgebungen mit schwacher bis gar keiner Luftströmung reichen durch diese raumgreifende Ausbildung die Streifen 06 grundsätzlich in kühlere Bereiche der Luft, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der der zur Wärmeleitung zur Verfügung stehende Querschnitt des Blechs in Hauptrichtung des Wärmeflusses nicht verändert wird.
  • Durch eine geeignete Geometrie der aufgebogenen Bereiche kann zusätzlich eine Versteifung des Kühlblechs 01 erreicht werden, wodurch die gewünschte mechanische Steifigkeit mit einer geringeren Blechstärke als nach dem Stand der Technik erreichbar ist.
  • Insgesamt lassen sich dadurch eine höhere Kühlwirkung erreichen und/oder der Materialeinsatz für das Kühlblech 01 und das Gewicht des Kühlblechs 01 verringern.
  • Es ist ersichtlich, dass die Erfindung zur Verbesserung der Kühlleistung eines Kühlblechs vorschlägt, das Kühlblech ohne signifikante Materialentfernung beispielsweise durch Stanzen, Schneiden, Laserschneiden abschnittsweise zu schlitzen, wobei die so hergestellten Lamellen parallel zur Wärmeausbreitung im Kühlblech verlaufen, und die so hergestellten, Lamellen bildende Streifen 06 in mehrere Ebenen zu biegen, beispielsweise wechselnden Richtungen gegeneinander zu versetzen.
  • Sich durch die Erfindung ergebende Vorteile sind unter Anderem, dass die Kosten für die Kühlung von Elektronikbauteilen, einschließlich Halbleiterlichtquellen, mit einem erfindungsgemäßen Kühlblech 01 dadurch gesenkt werden, dass weniger Material für die Herstellung der Kühlbleche 01 benötigt wird. Diese Kostenreduktion übersteigt bei ausreichend hohen Stückzahlen die gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Kosten für das Stanz- oder Stanzbiegewerkzeug.
  • Durch Aufbiegen des Kühlblechs 01 im Stanzprozess wird die Oberfläche des Kühlblechs 01 relativ zu dessen Volumen erheblich vergrößert. Die Vergrößerung der Oberfläche verglichen mit einem nicht aufgebogenen Kühlblech hängt von der Dimensionierung und Geometrie der durch das Aufbiegen entstehenden, auch als Lamellen bezeichneten Streifen 06 ab. Beispielsweise lassen sich Oberflächenvergrößerungen im Bereich von 10% bis 50% erreichen. Typische Werte liegen um 30%. Diese vergrößerte Oberfläche bewirkt, dass weniger Blech benötigt wird, um die gleiche Kühlwirkung wie mit einem Kühlblech nach dem Stand der Technik zu erreichen. Dies ermöglicht Material-, Kosten- und Gewichtseinsparungen. Wenn durch die Aufbiegung eine zusätzliche Steifigkeit erreicht wird, kann zudem die Blechdicke verringert werden und damit zusätzlich Material und Gewicht eingespart werden.
  • Gleichzeitig entstehen jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume 09, die die Luftkonvektion durch das Kühlblech 01, genauer durch das von der zweiten Partie 03 des Kühlblechs 01 eingenommene Raumvolumen hindurch ermöglichen und damit den Wärmeübergang vom Kühlblech 01 zur Umgebungsluft zusätzlich unterstützen. Dies gilt insbesondere für Kühlbleche 01, die horizontal liegen.
  • Besonders vorteilhaft macht sich diese Eigenschaft bei Fahrzeugleuchten bemerkbar, in denen das Kühlblech 01 aus Platzgründen nur horizontal eingebaut werden kann. Ebenso kann dies bei Fahrzeugleuchten im Heckdeckel eines Fahrzeugs gelten. Diese werden beim Öffnen des Heckdeckels um ungefähr 90° gedreht, so dass sich die Konvektion im Innern der Fahrzeugleuchte ändert. Ein Kühlblech nach dem Stand der Technik kann dadurch unter Umständen in eine horizontale Lage kommen und die Luftzirkulation im Leuchteninnenraum durch seine geschlossene Fläche behindern oder gar vollständig blockieren.
  • Durch ein erfindungsgemäßes Kühlblech 01 kann die Luft durch das von der zweiten Partie 03 des Kühlblechs 01 eingenommene Raumvolumen hindurchströmen, so dass die Kühlung auch bei dieser ungünstigen Lage der Fahrzeugleuchte verbessert wird.
  • Auch in vertikaler Lage liegt einer verbesserte Kühlleistung vor. Hierbei wirken sich die größere Oberfläche und eine durch die jeweils mit Zwischenräumen 09 voneinander in mehrere Ebenen versetzt voneinander beabstandet angeordneten Streifen 06 beziehungsweise Lamellen erzeugte Verwirbelung einer sich einstellenden Luftumströmung positiv aus.
  • Zusätzliche Vorteile ergeben sich durch einen Verzicht auf ein Entfernen von Material des Kühlblechs 01. Hierdurch entsteht keine Verunreinigungsgefahr durch Späne oder dergleichen in einer Fahrzeugleuchte.
  • Ferner wird die Wärmeleitfähigkeit weder verringert, noch unterbrochen, weil die erzeugten Materialgrenzen zwischen den Streifen 06 beziehungsweise stets parallel zur Richtung der Wärmeausbreitung verlaufen.
  • Weitere Vorteile gegenüber den Stand der Technik sind unter anderem Kosteneinsparungen durch Materialeinsparung, insbesondere für Kühlbleche mit ungünstiger Einbaulage im Leuchteninnenraum, bei denen ein konventionelles Kühlblech mit geschlossener Oberfläche das Konvektionsvolumen zerschneidet und/oder die Anordnung eines größeren Kühlblechs aus Platzmangel gar nicht möglich ist.
  • Ein zusätzlicher Vorteil mit weitreichendem Synergieeffekt ist eine Gewichteinsparung durch den Bedarf kleinerer Kühlbleche aufgrund des verbesserten Wärmeübergangs.
  • Das Kühlblech 01 und/oder das Verfahren können alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer einleitend in Verbindung mit dem Stand der Technik und/oder in einem oder mehreren der zum Stand der Technik erwähnten Dokumente und/oder in der voranstehenden Beschreibung sowohl zum selben, als auch zum jeweils anderen Gegenstand der Erfindung erwähnte Merkmale und/oder zum jeweils anderen Gegenstand der Erfindung erwähnte Merkmale verwirklichende Einrichtungen und/oder zum jeweils anderen Gegenstand der Erfindung erwähnte Einrichtungen verwirklichende Merkmale aufweisen.
  • Das Kühlblech 01 kann einzelne oder eine Kombination der zuvor in Verbindung mit dem Verfahren beschriebene Merkmale aufweisen, ebenso wie das Verfahren einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor in Verbindung mit dem Kühlblech 01 beschriebene Merkmale aufweisen und/oder verwirklichen kann.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Fahrzeugleuchten, insbesondere Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 01
    Kühlblech
    02
    erste Partie
    03
    zweite Partie
    04
    Grenze
    05
    distales Ende
    06
    Streifen
    07
    Ebene
    08
    Ebene
    09
    Zwischenraum
    10
    Ebene

Claims (12)

  1. Kühlblech (01) mit einer ersten Partie (02) und mindestens einer sich an diese anschließenden, bis zu einem distalen Ende (05) reichenden zweiten Partie (03), wobei:
    - die zweite Partie (03) zwischen ihrer Grenze (04) zur ersten Partie (02) und dem distalen Ende (05) zumindest abschnittsweise mehrere in Richtung weg von der ersten Partie (02) hin zum distalen Ende (05) verlaufende Streifen (06) umfasst,
    - die Streifen (06) zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze (04) und dem distalen Ende (05) in mehreren zueinander versetzten Ebenen (07, 08, 10) verlaufen, und
    - zwischen den benachbarten Streifen (06) Zwischenräume (09) gebildet sind.
  2. Kühlblech nach Anspruch 1, wobei die Streifen (06) zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze (04) und dem distalen Ende (05) abwechselnd in zwei voneinander beabstandeten, parallel verlaufenden Ebenen (07, 08) versetzt angeordnet sind.
  3. Kühlblech nach Anspruch 2, wobei die Streifen (06) am distalen Ende (05) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  4. Kühlblech nach Anspruch 3, wobei die Streifen (06) am distalen Ende (05) quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sind.
  5. Kühlblech nach Anspruch 2, wobei benachbarte Streifen (06) am distalen Ende (05) in verschiedenen der beiden zueinander versetzten parallelen Ebenen (07, 08) liegen.
  6. Kühlblech nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Streifen (06) zwischen den beiden parallel verlaufenden Ebenen (07, 08) hin und her verlaufend angeordnet sind.
  7. Kühlblech nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Streifen (06) abschnittsweise quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sind.
  8. Kühlblech nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Streifen (06) zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze (04) und dem distalen Ende (05) um jeweils von der Grenze (04) zum distalen Ende (05) verlaufende Achsen verdreht angeordnet sind.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Kühlblechs (01) mit einer ersten Partie (02) und mindestens einer sich an diese anschließenden, bis zu einem distalen Ende (05) reichenden zweiten Partie (03), wobei zunächst die zweite Partie (03) zwischen ihrer Grenze (04) zur ersten Partie (02) und dem distalen Ende (05) zumindest abschnittsweise in mehrere in Richtung weg von der ersten Partie (02) und hin zum distalen Ende (05) verlaufende Streifen (06) geteilt wird, und anschließend die Streifen (06) zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze (04) und dem distalen Ende (05) in mehrere voneinander beabstandete Ebenen (07, 08, 10) gebogen werden, so dass zwischen den benachbarten, vor dem Biegen aneinander angrenzenden Streifen (06) zumindest abschnittsweise jeweils Zwischenräume (09) entstehen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie (03) frei von Materialabtragung und/oder Materialentfernung erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie (03) unter geringstmöglicher Materialabtragung und/oder Materialentfernung erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Biegen mit der Erzeugung der Streifen (06) und/oder dem Ausschneiden des Kühlblechs (01) aus einem Blech-Rohling erfolgt.
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