EP3537034B1 - Cooling plate for electronic components in vehicle lamps and method for producing the same - Google Patents
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- EP3537034B1 EP3537034B1 EP18160902.5A EP18160902A EP3537034B1 EP 3537034 B1 EP3537034 B1 EP 3537034B1 EP 18160902 A EP18160902 A EP 18160902A EP 3537034 B1 EP3537034 B1 EP 3537034B1
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Classifications
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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 8.
- the invention is concerned with improving the cooling performance of cooling plates for electronic components in vehicle lights.
- a vehicle lamp comprises, for example, a lamp interior substantially enclosed by a lamp housing and a lens and at least one lamp, optionally at least partially housed therein, comprising at least one light source, for at least one light function of the vehicle lamp.
- vehicle lights are on the front of the vehicle, on the vehicle flanks and / or on the side mirrors as well as on the rear of the vehicle, exit lights, e.g. for ambient lighting, marker lights, brake lights, fog lights, reversing lights, and typically high-set third brake lights, so-called central, high-mounted Braking lights, daytime running lights, headlights and fog lights used as turning or cornering lights, as well as combinations thereof.
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- Such a combination is, for example, regularly implemented in the known rear lights.
- repeater lights, marker lights, brake lights, fog lights and reversing lights are used, to name just one of the many combinations implemented in rear lights. This list does not claim to be exhaustive, nor does it mean This means that all of the lights mentioned must be combined in a rear light. For example, only two or three of the named or other lights can be combined with one another in a common light housing of a rear light.
- Each vehicle light fulfills one or more tasks or functions, depending on its configuration.
- a light function of the vehicle light is provided to fulfill each task or function.
- Light functions are, for example, a function that illuminates the lane when configured as a headlight, or when configured as a signal light, a signal function, such as a repeating flashing light function to indicate the direction of travel or a brake light function to indicate braking activity, or, for example, a position light function, such as a rear light function, to ensure a Visibility of the vehicle during the day and / or night, such as when configured as a rear light or daytime running light.
- Each lighting function must fulfill a legally prescribed light distribution, for example.
- the light distribution defines at least to be observed, colloquially referred to as brightness, luminous fluxes in at least to be observed solid angle areas. The higher the brightness, the farther the light function or the greater the distance, briefly referred to as the visual range, from which it can be perceived.
- semiconductor light sources Due to their high efficiency in converting electrical current into light that is visible to the human eye, semiconductor light sources are increasingly being used as light sources for illuminants for vehicle lights, above all inorganic light-emitting diodes and, in a few vehicle models, organic light-emitting diodes.
- Inorganic light-emitting diodes consist of at least one light-emitting diode semiconductor chip, or LED chip for short, as well as at least one primary optic which is molded on, for example by injection molding, and which completely or partially envelops the at least one LED chip.
- Vehicle lights are also known in which pure LED chips without molded primary optics are used.
- OLED Organic Light Emitting Diode
- OLED Organic Light Emitting Diode
- OLED Organic Light Emitting Diode
- the thickness or, in other words, the thickness of the layers is in the order of magnitude of about 100 nm. Depending on the structure, it is typically 100 nm to 500 nm.
- the layers of an OLED are applied one after the other to a substrate which, together with an encapsulation applied to the top layer, protects the layers of the OLED against water, oxygen and other environmental influences such as scratch damage and / or pressure.
- OLEDs do not require any single-crystal materials. In comparison to LEDs, OLEDs can therefore be manufactured using cost-effective thin-film technology. OLEDs thereby enable the production of flat light sources which, on the one hand, are very thin and, on the other hand, have a particularly homogeneous appearance when used as a luminous surface visible through the lens of a vehicle lamp.
- electronic circuits designated electronic control circuits can be provided, which can be arranged, for example, on one or more illuminant carriers of a illuminant and housed in the interior of the luminaire.
- a simple example of an electronic circuit relates to the equalization of different brightnesses of individual LEDs or of LED strings within a group of jointly operated ones 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 vehicle electrical system. For example, it is known to sort the LEDs in so-called binning according to forward voltage and intensity. In order to compensate for differences between several LED strings, which each consist of LEDs connected in series with the same forward voltage and intensity, and in order to obtain a homogeneous brightness distribution of the neighboring LED strings made of LEDs with different forward voltage and intensity, at least each LED strand is provided with one other series resistor.
- LEDs and OLDEs also often require 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 the power drawn from the vehicle electrical system corresponding to the failure of one or a few LEDs or OLEDs, since a resulting electrical system voltage change is below the electrical system voltage fluctuations that occur during normal operation of a vehicle.
- An electronic circuit for failure detection that is accommodated in the vehicle light, for example, detects the failure of one or more light-emitting diodes in the vehicle light, e.g. using one or more comparators, and reports this to the control unit.
- the electronic circuit comprises a series resistor and a protective diode, but depending on the application, it can also contain significantly more electronic components, such as microcontrollers or controllers, comparators, transistors, protective diodes, electrical resistors, e.g. as series resistors, capacitors, ferrites, etc.
- a light source with one or more LEDs and / or OLEDs as a light source usually comprises at least one further electronic component mentioned above in addition to one or more LEDs and / or OLEDs which themselves represent electronic components due to their diode structure. 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 light source and at least one further electronic component can be on a common light source carrier representing a conductor track carrier, or on spatially separated conductor track carriers, electrically connected to one another, for example by a cable harness or one or more parts of a cable harness, of which at least one forms the light source carrier, be arranged.
- the conductor track carriers used in connection with a lamp carrier are conductor track carriers such as are also used for the electrical interconnection of electronic components, for example to control lamps other than LEDs and OLEDs.
- Conductor track carriers can be designed to be rigid, for example, as so-called printed circuit boards, or as so-called flexible circuit boards, also referred to as conductor track flex foils, to be flexible, for example elastically or flexibly deformable.
- injection-molded circuit carriers produced using MID technology MID technology: Molded Interconnect Device Technology
- MID technology Molded Interconnect Device Technology
- injection molding technology which are manufactured in the form of a component, for example a vehicle lamp with integrated conductor tracks, using injection molding technology and, in addition to their function for making electrical contact, for example of electronic components and / or light sources simultaneously one Take over the mechanical function of the vehicle lamp, for example an arrangement of light sources along a given geometry with the simultaneous formation of a reflector.
- PCBs rigid circuit boards
- a printed circuit board is a carrier for electronic components. It is used for mechanical fastening and electrical connection. Almost every electronic device contains one or more printed circuit boards.
- semiconductor light sources like the electronic components used in electronic circuits necessary for their operation, in particular based on semiconductor technology, have the disadvantage of aging that is accelerated with increasing temperature and can even be completely destroyed.
- a significant cost factor of electronic circuits in vehicle lights, such as in rear lights, and / or in connection with electronic components in vehicle lights, is caused by the necessary cooling of the electronic components or at least some of the electronic components.
- a cooling plate usually comprises a partial area that is thermally coupled to a heat source, for example to a printed circuit board fitted with electronic components that emit heat during its operation, or directly to one or more electronic components that emit heat during its operation.
- the coupling takes place, for example, with a thermally conductive adhesive.
- it includes another sub-area exclusively used for heat dissipation.
- the other part of the cooling plate therefore serves as a cooling surface over which the one Part of the absorbed heat is given off to the surrounding air.
- This arrangement leads to a directed flow of heat from the partial area of the cooling plate coupled to the heat source in the direction of the distal end of the cooling surface.
- a high thermal conductivity in the direction of the heat flow is desirable. No high thermal conductivity is required across the heat flow or across the direction of heat transport.
- a sheet does not have a preferred direction of its thermal conductivity.
- cooling plates made of a particularly metallic material with good heat conduction, such as aluminum, are used for passive cooling.
- the size of the surface of the cooling plates is essential for the cooling effect, because the heat transfer from the cooling plate to the air contained in the interior of the vehicle lamp has a thermal resistance that is much greater than the thermal resistance of the heat conduction in the cooling plate.
- the thermal conductivity of the cooling plates themselves is in some cases many times higher than is thermally necessary because the thickness of the cooling plates cannot be further reduced due to mechanical requirements, in particular on the flexural rigidity.
- the cooling plates are usually punched from sheet metal and bent into a suitable shape.
- the punching and bending can take place in two process steps, but also as punch bending in one process step.
- the size of the cooling plates is selected according to the thermal requirements.
- the shape of the cooling plates is mainly determined by the space requirements in the vehicle light; the size is selected so that there is sufficient surface for heat dissipation to the air contained in the interior of the vehicle light.
- the surface provided for heat dissipation into the air is placed vertically in the installation position of the vehicle light in order to reduce the thermal resistance of the heat transfer through convection caused by gravity, which is sometimes also referred to as free. In this way, the free convection supports the cooling in the best possible way. If the plate is lying horizontally, the cooling capacity is lower.
- a heat sink with a heat sink connected to a plate-like, flat heat pipe is known.
- the heat pipe is filled with a medium which evaporates at the heat source and condenses at the heat sink.
- the return of the medium from the heat sink to the heat source for renewed evaporation takes place through capillary action.
- the heat pipe comprises a sealed housing, a capillary formed as a wick layer for returning the condensate and a support element arranged in the interior of the housing.
- the support member is formed by successively stamping high strength sheet metal from opposite sides thereof.
- the support element includes a plurality of support sections and a plurality of rectangular bodies connecting the support sections. Two adjacent support sections are connected to one another by a body arranged between them.
- Each support portion includes a plurality of upwardly curved portions contacting the wick layer on the upper inside of the housing and a plurality of downwardly curved portions contacting the wick layer on the lower inside of the housing.
- the upwardly and downwardly curved parts are arranged in layers.
- a heat sink which comprises a cooling element made of cooling sheet metal arches which are curved alternately upwards and downwards in the transverse direction.
- the cooling sheet metal arches are connected in the longitudinal direction by connecting sections. In the longitudinal direction, each connecting section is followed by a cooling sheet metal arch, the cooling sheet metal arches arranged one after the other in the longitudinal direction interrupted by the connecting sections also being alternately curved up and down.
- One object of the invention is to provide a cooling plate with improved heat dissipation to the surrounding air contained in the interior of a vehicle lamp, and to create a method for producing such a cooling plate.
- a first subject matter of the invention accordingly relates to a cooling plate with a first section provided for the thermal coupling of a heat source and at least one second section connected to the first section at least in a thermally conductive manner and provided for heat emission.
- the first part comprises or forms a first partial area of the cooling plate, which is thermally coupled to the heat source for heat transfer from a heat source to the cooling plate, for example to a printed circuit board fitted with electronic components that emit heat during its operation, or directly to one or more during its operation heat-emitting electronic components.
- the coupling takes place in particular by means of thermally conductive contact, for example by screwing and / or clamping, for example supported by a thermally conductive adhesive introduced between the heat source and at least the first part of the cooling plate.
- the first part can transfer part of the heat directly coupled into it to the surroundings of the cooling plate.
- the second part comprises or forms a second partial area of the cooling plate, which serves to dissipate at least the heat introduced into it by conduction from the first part to the surroundings of the cooling plate.
- the second part thus serves to give off at least a substantial part of the heat introduced by a heat source into the first part of the cooling plate to the surroundings of the cooling plate.
- Every second part comprises at least one distal end spaced from a boundary with the first part.
- the cooling plate is characterized in that the second part is divided at least in sections between its boundary to the first part and its distal end into a plurality of lamellar strips running away from the first part.
- the strips run at least in sections between the boundary to the first part and the distal end in several planes, which are preferably parallel and offset from one another.
- the strips are alternately bent up and down out of the plane of the sheet.
- the strips are arranged rotated at least in sections between the boundary and the distal end about axes each running from the boundary to the distal end.
- passage openings for the circulation of air are formed between the adjacent strips, through which spaces air can pass.
- the cooling plate can be characterized in that the strips are alternately offset, at least in sections between the boundary between the first part and the second part and the distal end of the second part, in two mutually spaced, parallel planes.
- Adjacent strips run on different levels.
- a first strip runs in a first plane and a second strip, which is adjacent to the first strip, runs in a second plane.
- a third strip adjacent to the second strip again runs in the first plane, a fourth strip adjacent to the third strip again runs in the second plane, and so on.
- the lamellar strips which are alternately offset in opposite directions, thus span two parallel planes that are spaced apart from one another.
- passage openings for the circulation of air are formed between the adjacent strips at least in sections, through which air can pass.
- the lamellar strips 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 cooling plate that is not offset in two parallel planes, accompanied by an improved heat transfer to the surrounding air .
- a sheet does not have a preferred direction of its thermal conductivity.
- the second part of the cooling plate according to the invention By dividing the second part of the cooling plate according to the invention into parallel strips that alternately run in two spaced planes, the second part has an improved thermal conductivity away from the first part, whereas the thermal conductivity within the second part is prevented across the lamellar strips .
- the partial area formed by the at least one second section, which is used to give off heat to the air is slit and bent open at least in some areas in the direction of heat transport.
- the first part is excluded from the slitting. It comprises one or more areas in which the cooling plate should remain closed, for example for thermal coupling to a heat source, such as an electronic component or another component, such as a circuit board, or to bend the cooling plate.
- a heat source such as an electronic component or another component, such as a circuit board, or to bend the cooling plate.
- the direction of the slots in the cooling plate only has to correspond approximately to the direction of heat propagation in the closed cooling plate. Even with significant deviations, sufficient heat transport can still be ensured. In practice, therefore, regularly arranged slots that roughly follow the expected direction of heat transport are completely sufficient. The course of the slots can be carried out with sufficient accuracy through assessment. However, measurements or computer simulations of the heat flow in the solid sheet can also be used as a basis or as an aid for the design of the slot course.
- the shape of the bends can be selected in such a way that they cause additional stiffening of the cooling plate.
- the sheet metal thickness can possibly also be reduced compared to the prior art.
- the bends are preferably shaped in such a way that no pointed corners or sharp edges arise, in order to keep the risk of injury during further handling when handling the cooling plate low.
- the lamellar strips can lie in a common plane at the distal end of the second part which is spaced apart from the first part.
- lamellar strips can be connected to one another transversely to their extension, for example by the second part being unslotted in the region of its distal end.
- the lamellar strips can be bent back and forth between the two parallel planes. Adjacent strips can be curved in opposite waves.
- the lamellar strips can be connected to one another for stiffening transversely to their extension. This can be achieved by dispensing with a separation between the strips in sections.
- adjacent lamellar strips can lie in different of the two mutually offset parallel planes spanned by them.
- a second subject matter of the invention relates to a method for producing a previously described cooling plate with improved heat transfer to surrounding air, in particular enclosed in a confined space, such as a luminaire interior.
- the method provides that the second part of the cooling plate serving for heat dissipation at least the heat introduced into it by conduction from the first part to the surroundings of the cooling plate between its boundary to the first part and its distal end in several sections in the direction of the heat transport provided there to divide parallel, lamellar strips, preferably to cut and / or slit.
- the method provides for the previously produced lamellar strips to be bent at least in sections between the boundary of the second part to the first part and the distal end of the second part, alternately offset in two mutually spaced, parallel planes, so that the offset arrangement in the two spaced-apart planes between the adjacent, previously directly adjoining strips, at least in sections, each create passage openings for the circulation of air, through which air can pass.
- the strips are bent into several planes spaced apart from one another by alternately bending the adjacent strips out of an area occupied by the sheet metal into two planes spaced apart from one another.
- the strips are arranged rotated at least in sections between the boundary and the distal end about axes each running from the boundary to the distal end.
- the method provides, at least in sections in the area of the second part, solely by bending or the like, for the cooling plate to be widened to form a body that takes up a volume of space that is greater than the volume of the air it displaces.
- the at least section-wise division of the second part into parallel, lamellar strips is preferably carried out free of material removal and / or material removal.
- the second part is at least partially divided into 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 production method that does not remove material and / or does not remove material is advantageously used to produce the strips.
- the sheet metal is preferably bent open in the same stamping process or stamping and bending process in which the contour of the cooling plate is stamped out.
- shearing creates slits that separate the bent lamellas or lamellar strips from one another.
- the slots in the sheet metal in a separate, upstream process step. This is particularly useful if the sheet metal contour is also cut out, for example with laser cutting, in a first process step and the bending takes place in a second process step. In such a production process, additional cuts could be made in the sheet metal in the first process step and the lamellae thus created could be bent open in the second process step.
- the surface of the cooling plate is increased significantly relative to its volume.
- passage openings for air-forming spaces are created, which enable air convection through the space occupied by the second part of the cooling plate and thus additionally support the heat transfer from the cooling plate to the ambient air.
- An embodiment is particularly advantageous in which the cross-section of the sheet metal available for heat conduction is not changed in the main direction of the heat flow.
- the cooling plate can also be stiffened, thereby achieving the desired mechanical Rigidity with a smaller sheet thickness than can be achieved according to the prior art.
- the invention proposes to improve the cooling performance of a cooling plate to slit the cooling plate in sections without significant material removal, for example by punching, cutting, laser cutting, the lamellae thus produced running parallel to the heat propagation in the cooling plate, and the lamellae produced in this way alternating To offset directions against each other.
- Advantages over the prior art include, among other things, that the costs for cooling electronic components, including semiconductor light sources, are reduced with a cooling plate according to the invention in that less material is required for the production of the cooling plates. If the number of items is sufficiently high, this cost reduction exceeds the costs for the punching or punching and bending tool, which are higher than in the prior art.
- the surface of the cooling plate is increased significantly relative to the volume.
- the enlargement of the surface compared to a cooling plate that has not been bent up depends on the dimensioning and geometry of the strips, also known as lamellas, that result from the bending. For example, surface enlargements in the range from 10% to 50% can be achieved. Typical values are around 30%.
- This enlarged surface has the effect that less sheet metal is required in order to achieve the same cooling effect as with a cooling sheet according to the prior art. This enables material, cost and weight savings. If additional rigidity is achieved by the bending up, the sheet thickness can also be reduced and thus additional material and weight can be saved.
- passage openings for the circulation of air are created, which allow air convection through the cooling plate, more precisely through the space occupied by the second part of the cooling plate, and thus additionally support the heat transfer from the cooling plate to the ambient air. This is especially true for cooling plates that are horizontal.
- thermal conductivity is neither reduced nor interrupted because the material boundaries created between the lamellae always run parallel to the direction of heat propagation.
- An additional advantage with a far-reaching synergy effect is a weight saving due to the need for smaller cooling plates due to the improved heat transfer.
- the cooling plate can have individual or a combination of the features described above and / or below in connection with the method, just as the method can have and / or implement single or a combination of several features described above and / or below in connection with the cooling plate.
- the cooling plate and / or the method can alternatively or additionally be single or a combination of several introductory in connection with the prior art and / or in one or more of the documents mentioned for the prior art and / or in the following description of the in the drawings Have illustrated embodiments described features.
- the cooling plate 01 shown entirely or in parts comprises a first part 02 provided for the thermal coupling of a heat source and at least one adjoining the first part 02, adjoining it and at least thermally connected to the first part 02, provided for heat dissipation, up to a distant one , the distal end 05 of the cooling plate 01 reaching second part 03.
- Every second part 03 thus comprises at least one distal end 05 spaced from a boundary 04 to the first part 02.
- the first part 02 comprises or forms a first partial area of the cooling plate 01, which is thermally coupled to the heat source for heat transfer from a heat source to the cooling plate 01, for example to a printed circuit board fitted with electronic components that emit heat during its operation, or directly to one or more electronic components emit heat during their operation.
- the coupling takes place in particular by means of thermally conductive contact, for example by screwing and / or clamping, for example supported by a thermally conductive adhesive introduced between the heat source and at least the first part of the cooling plate.
- the first part 02 can transfer part of the heat directly coupled into it to the surroundings of the cooling plate 01.
- the second part 03 comprises or forms a second sub-area of the cooling plate 01, which serves to dissipate at least the heat introduced into it by heat conduction from the first part 02 to the surroundings of the cooling plate 01.
- the second part 03 thus serves to give off at least a substantial part of the heat introduced by a heat source into the first part 02 of the cooling plate 01 to the surroundings of the cooling plate 01.
- the second part 03 comprises between their in Fig. 1 , Fig. 2 , Fig. 3 , Fig. 4 , Fig. 6 Boundary 04 to the first part 02 and its distal end 05, indicated by a dashed line in its approximate position and approximate course, several lamellar strips 06 running in the direction away from the first part 02 towards the distal end 05, at least in sections.
- the strips run at least in sections between the boundary 04 to the first part and the distal end 05 in several planes, which are preferably parallel and offset from one another.
- passage openings for the circulation of air-forming intermediate spaces 09 are formed between the adjacent strips 06, through which air can pass.
- the strips 06 can alternate, for example, at least in sections between the boundary 04 between the first part and the second part 03 and the distal end 05 of the second part 03 or between the boundary 04 of the second part 03 and the first part and the distal end 05 of the cooling plate 01 be arranged offset in at least two mutually spaced, parallel planes 07, 08.
- Fig. 1 shows an embodiment of a cooling plate 01 in a top view ( Fig. 1 a) and in a side view ( Fig. 1 b) .
- the sub-area of the cooling plate 01 encompassed by the second part 03, on which it is not thermally coupled, for example to an electronic circuit board, and on which the cooling plate 01 was not otherwise bent into shape, is divided into strips 06 by parallel slots, the extent of which extends along the Oriented towards the intended heat conduction.
- the slots are for example 2 mm to 10 mm apart.
- the strips 06 are correspondingly wide.
- slotted areas can be provided one behind the other, for example to increase mechanical stability ( Fig. 2 ). Between the repetitions there are approximately 2 mm to 5 mm wide interruptions at which the cooling plate 01 thus has cross connections. The slots of the repetitions can be in direct extension of the previous slots.
- Adjacent strips 06 run at the in Fig. 1 , Fig. 2 , Fig. 3 shown embodiments cooling plates 01 in two different planes 06, 07.
- a first strip 06 runs in a first plane 07 and a second strip 06 adjacent to the first strip 06 in a second plane 08 running parallel to the first plane 07.
- the lamellar strips 06 which are arranged alternately offset in opposite directions, thus span two planes 07, 08 that are spaced apart from one another and run parallel.
- the lamellar strips 06 form due to the staggered arrangement in the two spaced-apart planes 07, 08, whereby passage openings for the circulation of air are formed between the adjacent strips, at least in sections, through which air can pass, not just one Enlarged, open surface of the cooling plate 01, they also encompass a larger air volume compared to a closed surface of an unslotted cooling plate 01 not having strips 06 offset in several parallel planes, accompanied by an improved heat transfer to the surrounding air.
- the high thermal conductivity for the heat transport away from the first part 02 provided for coupling heat from a heat source is not only still given, but even through a larger volume wrap around the strips 06 running in offset planes 07, 08, accompanied by an improved heat transfer to the cooling plate 01 surrounding air improved.
- the side edges of the strips 06 additionally increase the surface area for heat dissipation to the ambient air.
- the cooling effect is improved by the larger surface.
- a horizontally installed cooling plate 01 according to the invention hinders the air convection less than a conventional, closed cooling plate.
- the advantage of the invention is therefore particularly great when the space available in a vehicle lamp prevents the cooling surfaces from being installed vertically.
- the partial area formed by the at least one second part 03 which is used to give off heat to the air, is slit and bent open at least in some areas in the direction of the heat transport.
- the first part 02 remains excluded from the slitting. It comprises one or more areas in which the cooling plate 01 is to 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 around to bend the heat sink 01.
- a heat source such as an electronic component or another component, such as a printed circuit board
- the second part 03 of the cooling plate 01 By dividing the second part 03 of the cooling plate 01 according to the invention into parallel strips 06, which run alternately in two planes 07, 08 spaced apart from one another, the second part 03 has an improved thermal conductivity away from the first part 02.
- the direction of the slots in the cooling plate 01 producing the strips 06 only has to correspond approximately to the direction of the heat propagation in the closed cooling plate. Even with significant deviations, sufficient heat transport can still be ensured. In practice, therefore, regularly arranged slots that roughly follow the expected direction of heat transport are completely sufficient. The course of the slots can be carried out with sufficient accuracy through assessment. However, measurements or computer simulations of the heat flow in the solid sheet can also be used as a basis or as an aid for the design of the slot course.
- the shape of the bends can be selected in such a way that they cause additional stiffening of the cooling plate 01.
- the sheet metal thickness can possibly also be reduced compared to the prior art.
- the bends are preferably shaped in such a way that no pointed corners or sharp edges arise in order to keep the risk of injury during further handling when handling the cooling plate 01 low.
- alternating in at least two Strips 06 spaced apart from one another and running parallel to planes 07, 08 offset can lie at the distal end 05 in a common plane ( Fig. 1 , Fig. 2 , Fig. 3 , Fig. 6 ).
- the lamellar strips 06 lie in a common plane at the distal end 05 of the second part 03, which is spaced apart from the first part 02.
- the lamellar strips 06 lying in a common plane at the distal end 05 of the second part 03, which is spaced apart from the first part 02, can be connected to one another at the distal end 05 transversely to their extension ( Fig. 1 , Fig. 2 , Fig. 3 , Fig. 4 , Fig. 6 ), for example in that the second part 03 is unslotted in the area of its distal end 05.
- adjacent lamellar strips 06 at the distal end 05 can lie in different of the two mutually offset parallel planes 07, 08 spanned by them.
- the lamellar strips 06 can be arranged, for example, curved in a wave-like manner between the, for example, two parallel planes 07, 08 running to and fro.
- Adjacent strips 06 can be curved in opposite waves ( Fig. 2 , Fig. 3 ).
- the lamellar strips 06 can, for example, be connected to one another in sections transversely to their extension in order to stiffen the cooling plate 01.
- Fig. 6 shows an embodiment with non-parallel slots.
- the strips 06 have a width that is variable at least in sections along their extension from the boundary 04 to the distal end 05.
- the strips 06 are arranged in a number of parallel, spaced-apart planes 10 corresponding to their number.
- the strips 06 are at least partially between the boundary 04 between the first part 02 and second part 03 and the distal end 05 of the second part 05 about axes running from the boundary 04 to the distal end 05 relative to the boundary 04 and the distal end 05 encompassing and rotated by the border 04 and the distal end 05 spanned surface.
- the area spanned by the boundary 04 and the distal end 05 includes the axes running from the boundary 04 to the distal end 05, about which the strips 06 are rotated.
- the strips 06 are rotated out of a plane spanned by the border 04 and the distal end 05 about their own axes running from the border 04 to the distal end 05.
- Fig. 4 and Fig. 5 hereinafter show according to the invention that instead of the arched bending of the strips 06 forming the webs between the slots, the webs can also be rotated, whereby louvre-like slats are produced. This rotation can take place in the same direction for all slats, but also in different directions of rotation, for example rotated alternately to the right and to the left.
- Fig. 5 shows the in Fig. 4 a) Section through the cooling plate 01 indicated by the dashed line A - A.
- An above-described cooling plate 01 with improved heat transfer to surrounding air, in particular enclosed in a confined space such as a luminaire interior, can be produced by a method described below for producing a cooling plate 01 with a first section 02 and at least a second part 03 that adjoins the first part, adjoins it and is at least thermally conductively connected to the first part 02, intended for heat emission and reaching as far as a distal, distal end 05 of the cooling plate 01.
- the method provides for the second part 03 of the cooling plate, which is used to dissipate at least the heat introduced into it by heat conduction from the first part 02 to the surroundings of the cooling plate 01, for example by means of parallel cuts or slits between its boundary 04 to the first part 02 and to divide the distal end 05 at least in sections into several lamellar strips running parallel in the direction of the heat transport provided there away from the first part 02 and towards the distal end 05, for example to cut them.
- the strips 06 remain connected to the first part 02 in one piece. Cuts or slits are only made between the strips 06 in order to produce them in a previously closed sheet metal.
- the method then provides for the previously produced lamellar strips 06, at least in sections between the boundary 04 of the second part 03 to the first part 02 and the distal end 05 of the second part 03, for example alternately offset in several spaced apart, for example parallel planes 07, 08 To bend 10.
- the arrangement in the at least two spaced planes 07, 08, 10 between the adjacent strips 06 which were, for example, directly adjoining each other prior to bending, creates at least some sections of through openings for the circulation of air, through which air can pass.
- the bending of the strips 06 into several planes 07, 08 spaced apart from one another can take place, for example, by alternately bending the adjacent strips 06 out of an area previously occupied by the sheet metal of the second section into two planes 07, 08 spaced from one another ( Fig. 1 , Fig. 2 , Fig. 3 , Fig. 6 ).
- the strips 06 can be bent into several planes 10 spaced apart from one another by rotating the strips 06 around their own, for example parallel axes from the surface previously occupied by the sheet metal of the second section 03, running from the boundary 04 to the distal end 05.
- the cooling plate 01 is only widened by bending or the like to form a body that takes up a volume that is greater than the volume of the air displaced by the cooling plate 01.
- the method preferably provides that the at least partial division of the second part 03 into parallel, lamellar strips 06 takes place free of material removal and / or material removal, preferably by cutting and / or punching and / or slitting.
- the method provides that the second part 03 is at least partially divided into parallel, lamellar strips 06 with the least possible material removal and / or removal, preferably by laser cutting or precision sawing.
- the strips 06 are therefore preferably produced by cutting or punching.
- a production method that does not remove material and / or does not remove material is advantageously used to produce the strips 06.
- An advantageous embodiment of the method provides that the bending of the strips 06, for example their alternating bending up into two parallel, spaced-apart planes 07, 08, but also the twisting into a number of spaced-apart, for example parallel planes 10 corresponding to the number of strips 06 , takes place at the same time as the production of the strips 06 and / or the cutting out of the outer contour of the cooling plate 01 from a sheet metal blank, for example a semi-finished product.
- the cooling plate 01 is preferably bent open in the same stamping process or stamping and bending process in which the contour of the cooling plate 01 is stamped out.
- slots can be produced in the same process step, which separate the bent-up lamellae or lamellar strips 06 from one another.
- a modified punching tool can be provided which, at the same time as the cooling plate 01 is punched out, separates the lamellar strips 06 of the second part 03 from one another in sections.
- the slots in the sheet metal in a separate, upstream process step. This is particularly useful if the sheet metal contour is also cut out, for example with laser cutting, in a first process step and the bending takes place in a second process step. In such a production process, additional cuts could be made in the sheet metal in the first process step and the lamellae thus created could be bent open in the second process step.
- the surface of the cooling plate 01 is considerably enlarged relative to its volume.
- passage openings for air-forming spaces 09 are created, which enable air convection through the volume of space occupied by the second part 03 of the cooling plate 01 and thus additionally support the heat transfer from the cooling plate 01 to the ambient air.
- the offset of the strips 06 in several planes 07, 08, 10, for example in alternating directions in two parallel planes 07, 08 forms a widening of the cooling plate 01, whereby it encompasses a larger volume of space and accordingly takes up more space.
- the strips 06 basically extend into cooler areas of the air as a result of this space-consuming design, whereby the heat transfer is improved.
- An embodiment is particularly advantageous in which the cross-section of the sheet metal available for heat conduction is not changed in the main direction of the heat flow.
- a stiffening of the cooling plate 01 can additionally be achieved by means of a suitable geometry of the bent-up areas, as a result of which the desired mechanical rigidity can be achieved with a smaller plate thickness than according to the prior art.
- the invention proposes to improve the cooling performance of a cooling plate to slit the cooling plate in sections without significant material removal, for example by punching, cutting, laser cutting, the lamellas produced in this way running parallel to the heat propagation in the cooling plate, and the lamellas produced in this way To bend strips 06 in several planes, for example to offset alternating directions with respect to one another.
- Advantages resulting from the invention include, among other things, that the costs for cooling electronic components, including semiconductor light sources, with a cooling plate 01 according to the invention are reduced in that less material is used for the Production of the cooling plates 01 is required. If the number of items is sufficiently high, this cost reduction exceeds the costs for the punching or punching and bending tool, which are higher than in the prior art.
- the surface of the cooling plate 01 is considerably enlarged relative to its volume.
- the enlargement of the surface compared to a cooling plate that has not been bent up depends on the dimensioning and geometry of the strips 06 that are produced by the bending and are also referred to as lamellas. For example, surface enlargements in the range from 10% to 50% can be achieved. Typical values are around 30%.
- This enlarged surface has the effect that less sheet metal is required in order to achieve the same cooling effect as with a cooling sheet according to the prior art. This enables material, cost and weight savings. If additional rigidity is achieved through the bending up, the sheet thickness can also be reduced, thus saving additional material and weight.
- passage openings are created for the circulation of air forming spaces 09, which allow air convection through the cooling plate 01, more precisely through the space occupied by the second part 03 of the cooling plate 01 and thus additionally support the heat transfer from the cooling plate 01 to the ambient air. This applies in particular to cooling plates 01 that are horizontal.
- This property is particularly advantageous in vehicle lights in which the cooling plate 01 can only be installed horizontally for reasons of space.
- This can also apply to vehicle lights in the trunk lid of a vehicle. These are rotated by approximately 90 ° when the trunk lid is opened, so that the convection inside the vehicle light changes.
- a cooling plate according to the state of the art can thus under certain circumstances come into a horizontal position and hinder or even completely block the air circulation in the interior of the luminaire through its closed surface.
- the air can flow through a cooling plate 01 according to the invention through the volume of space occupied by the second part 03 of the cooling plate 01, so that the cooling is improved even with this unfavorable position of the vehicle lamp.
- thermal conductivity is neither reduced nor interrupted because the material boundaries produced between the strips 06 or always run parallel to the direction of heat propagation.
- An additional advantage with a far-reaching synergy effect is a weight saving due to the need for smaller cooling plates due to the improved heat transfer.
- the cooling plate 01 and / or the method can alternatively or additionally be single or a combination of several introductory in connection with the prior art and / or in one or more of the documents mentioned for the prior art and / or in the above description both for the same, as well as features mentioned for the respective other subject matter of the invention and / or devices realizing features mentioned for the respective other subject matter of the invention and / or features realizing features mentioned for the respective other subject matter of the invention.
- the cooling plate 01 can have individual features or a combination of the features described above in connection with the method, just like the method can have and / or implement individual features or a combination of several features previously described in connection with the cooling plate 01.
- the invention can be used commercially in particular in the field of the production of vehicle lights, especially 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)
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 8.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 8.
Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit einer Verbesserung der Kühlleistung von Kühlblechen für Elektronikbauteile in Fahrzeugleuchten.In particular, the invention is concerned with improving the cooling performance of cooling plates for electronic components in vehicle lights.
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.Electronic components such as diodes are widely used in vehicle lights. This is clearly the case, for example, in vehicle lights with semiconductor diodes, which are briefly referred to as semiconductor light sources and which emit light when current flows through, as light sources.
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.A vehicle lamp comprises, for example, a lamp interior substantially enclosed by a lamp housing and a lens and at least one lamp, optionally at least partially housed therein, comprising at least one light source, for at least one light function of the vehicle lamp.
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.Examples of vehicle lights are on the front of the vehicle, on the vehicle flanks and / or on the side mirrors as well as on the rear of the vehicle, exit lights, e.g. for ambient lighting, marker lights, brake lights, fog lights, reversing lights, and typically high-set third brake lights, so-called central, high-mounted Braking lights, daytime running lights, headlights and fog lights used as turning or cornering lights, as well as combinations thereof.
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.Such a combination is, for example, regularly implemented in the known rear lights. In these, for example, repeater lights, marker lights, brake lights, fog lights and reversing lights are used, to name just one of the many combinations implemented in rear lights. This list does not claim to be exhaustive, nor does it mean This means that all of the lights mentioned must be combined in a rear light. For example, only two or three of the named or other lights can be combined with one another in a common light housing of a rear light.
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.Each vehicle light fulfills one or more tasks or functions, depending on its configuration. A light function of the vehicle light is provided to fulfill each task or function. Light functions are, for example, a function that illuminates the lane when configured as a headlight, or when configured as a signal light, a signal function, such as a repeating flashing light function to indicate the direction of travel or a brake light function to indicate braking activity, or, for example, a position light function, such as a rear light function, to ensure a Visibility of the vehicle during the day and / or night, such as when configured as a rear light or daytime running light.
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.Each lighting function must fulfill a legally prescribed light distribution, for example. The light distribution defines at least to be observed, colloquially referred to as brightness, luminous fluxes in at least to be observed solid angle areas. The higher the brightness, the farther the light function or the greater the distance, briefly referred to as the visual range, from which it can be perceived.
Für die einzelnen Lichtfunktionen sind zum Teil unterschiedliche Helligkeiten bzw. Sichtweiten sowie zum Teil unterschiedliche Lichtfarben vorgegeben.For the individual light functions, in some cases different brightnesses or visibility ranges and in some cases different light colors are specified.
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.Due to their high efficiency in converting electrical current into light that is visible to the human eye, semiconductor light sources are increasingly being used as light sources for illuminants for vehicle lights, above all inorganic light-emitting diodes and, in a few vehicle models, organic light-emitting diodes.
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.Inorganic light-emitting diodes consist of at least one light-emitting diode semiconductor chip, or LED chip for short, as well as at least one primary optic which is molded on, for example by injection molding, and which completely or partially envelops the at least one LED chip. Vehicle lights are also known in which pure LED chips without molded primary optics are used.
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.In the following, for the sake of simplicity, a distinction is no longer made between inorganic light-emitting diodes and LED chips and instead the term LED is used uniformly to represent both, unless something else is explicitly mentioned.
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.An organic light-emitting diode, referred to for short as OLED (Organic Light Emitting Diode; OLED), 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 the anode and cathode. The thickness or, in other words, the thickness of the layers is in the order of magnitude of about 100 nm. Depending on the structure, it is typically 100 nm to 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.The layers of an OLED are applied one after the other to a substrate which, together with an encapsulation applied to the top layer, protects the layers of the OLED against water, oxygen and other environmental influences such as scratch damage and / or pressure.
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.In contrast to inorganic light-emitting diodes, OLEDs do not require any single-crystal materials. In comparison to LEDs, OLEDs can therefore be manufactured using cost-effective thin-film technology. OLEDs thereby enable the production of flat light sources which, on the one hand, are very thin and, on the other hand, have a particularly homogeneous appearance when used as a luminous surface visible through the lens of a vehicle lamp.
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.For example, to implement a function of a vehicle light that goes beyond a light function, but also to operate both LEDs and OLEDs as light sources for a lamp in a vehicle light, one or more of one or more electronic components, more or less complex, or in short, electronic circuits designated electronic control circuits can be provided, which can be arranged, for example, on one or more illuminant carriers of a illuminant and housed in the interior of the luminaire.
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.A simple example of an electronic circuit relates to the equalization of different brightnesses of individual LEDs or of LED strings within a group of jointly operated ones 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 vehicle electrical system. For example, it is known to sort the LEDs in so-called binning according to forward voltage and intensity. In order to compensate for differences between several LED strings, which each consist of LEDs connected in series with the same forward voltage and intensity, and in order to obtain a homogeneous brightness distribution of the neighboring LED strings made of LEDs with different forward voltage and intensity, at least each LED strand is provided with one other series resistor.
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.LEDs and OLDEs also often require 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. For example, a control unit housed in a vehicle is not able to detect a change in the power drawn from the vehicle electrical system corresponding to the failure of one or a few LEDs or OLEDs, since a resulting electrical system voltage change is below the electrical system voltage fluctuations that occur during normal operation of a vehicle. An electronic circuit for failure detection that is accommodated in the vehicle light, for example, detects the failure of one or more light-emitting diodes in the vehicle light, e.g. using one or more comparators, and reports this to the control unit.
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.
- for regulating and / or controlling the brightness or luminosity of the LEDs and / or OLEDs, for example by means of a pulse-width-modulated clocking of the power supply for pulsed operation outside the area that is perceptible to the human eye,
- to compensate or avoid electromagnetic interference, for example made up of capacitors and / or ferrites,
- to protect the LEDs and / or OLEDs, for example against overvoltage in the vehicle electrical system or against incorrect polarity, for example comprising one or more Zener diodes.
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.In summary, for almost all LED and / or OLED applications, a more or less extensive electronic circuit designed for the special LEDs and / or OLEDs, e.g. on the at least one light source carrier, must be applied. In the simplest case, the electronic circuit comprises a series resistor and a protective diode, but depending on the application, it can also contain significantly more electronic components, such as microcontrollers or controllers, comparators, transistors, protective diodes, electrical resistors, e.g. as series resistors, capacitors, ferrites, 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.Thus, a light source with one or more LEDs and / or OLEDs as a light source usually comprises at least one further electronic component mentioned above in addition to one or more LEDs and / or OLEDs which themselves represent electronic components due to their diode structure. 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.
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.The at least one light source of a light source and at least one further electronic component can be on a common light source carrier representing a conductor track carrier, or on spatially separated conductor track carriers, electrically connected to one another, for example by a cable harness or one or more parts of a cable harness, of which at least one forms the light source carrier, be arranged.
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.The conductor track carriers used in connection with a lamp carrier are conductor track carriers such as are also used for the electrical interconnection of electronic components, for example to control lamps other than LEDs and OLEDs.
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.Conductor track carriers can be designed to be rigid, for example, as so-called printed circuit boards, or as so-called flexible circuit boards, also referred to as conductor track flex foils, to be flexible, for example elastically or flexibly deformable. In addition, injection-molded circuit carriers produced using MID technology (MID technology: Molded Interconnect Device Technology) are known, which are manufactured in the form of a component, for example a vehicle lamp with integrated conductor tracks, using injection molding technology and, in addition to their function for making electrical contact, for example of electronic components and / or light sources simultaneously one Take over the mechanical function of the vehicle lamp, for example an arrangement of light sources along a given geometry with the simultaneous formation of a reflector.
Weit verbreitetste Leiterbahnträger sind kurz als Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung (printed circuit board, PCB) bezeichnete, starre Leiterplatten.The most widespread printed circuit supports are rigid circuit boards, known as printed circuit boards, printed circuit boards, or PCBs.
Eine Leiterplatte ist ein Träger für Elektronikbauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Nahezu jedes elektronische Gerät enthält eine oder mehrere Leiterplatten.A printed circuit board is a carrier for electronic components. It is used for mechanical fastening and electrical connection. Almost every electronic device contains one or more printed circuit boards.
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.What all semiconductor light sources have in common is their rapid response with the start of a current flow in the forward direction, corresponding to their instantaneous light emission without delay, in contrast to, for example, conventional light sources such as incandescent lamps and gas discharge lamps, which are also used as light sources for lamps in vehicle lights, along with a higher light output compared to conventional light sources with the same energy requirement or reduced energy requirement with the same light emission.
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.In addition to their many advantages, however, semiconductor light sources, like the electronic components used in electronic circuits necessary for their operation, in particular based on semiconductor technology, have the disadvantage of aging that is accelerated with increasing temperature and can even be completely destroyed.
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.A significant cost factor of electronic circuits in vehicle lights, such as in rear lights, and / or in connection with electronic components in vehicle lights, is caused by the necessary cooling of the electronic components or at least some of the electronic components.
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.A cooling plate usually comprises a partial area that is thermally coupled to a heat source, for example to a printed circuit board fitted with electronic components that emit heat during its operation, or directly to one or more electronic components that emit heat during its operation. The coupling takes place, for example, with a thermally conductive adhesive. In addition, it includes another sub-area exclusively used for heat dissipation. The other part of the cooling plate therefore serves as a cooling surface over which the one Part of the absorbed heat is given off to the surrounding air. This arrangement leads to a directed flow of heat from the partial area of the cooling plate coupled to the heat source in the direction of the distal end of the cooling surface. In order to transport this heat flow, a high thermal conductivity in the direction of the heat flow is desirable. No high thermal conductivity is required across the heat flow or across the direction of heat transport.
Ohne weitere Maßnahmen weist ein Blech keine bevorzugte Richtung seiner Wärmeleitfähigkeit auf.Without further measures, a sheet does not have a preferred direction of its thermal conductivity.
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.Often, cooling plates made of a particularly metallic material with good heat conduction, such as aluminum, are used for passive cooling. The size of the surface of the cooling plates is essential for the cooling effect, because the heat transfer from the cooling plate to the air contained in the interior of the vehicle lamp has a thermal resistance that is much greater than the thermal resistance of the heat conduction in the cooling plate. The thermal conductivity of the cooling plates themselves is in some cases many times higher than is thermally necessary because the thickness of the cooling plates cannot be further reduced due to mechanical requirements, in particular on the flexural rigidity.
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.The cooling plates are usually punched from sheet metal and bent into a suitable shape. The punching and bending can take place in two process steps, but also as punch bending in one process step.
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.The size of the cooling plates is selected according to the thermal requirements. The shape of the cooling plates is mainly determined by the space requirements in the vehicle light; the size is selected so that there is sufficient surface for heat dissipation to the air contained in the interior of the vehicle light. As far as this is possible from the available space, the surface provided for heat dissipation into the air is placed vertically in the installation position of the vehicle light in order to reduce the thermal resistance of the heat transfer through convection caused by gravity, which is sometimes also referred to as free. In this way, the free convection supports the cooling in the best possible way. If the plate is lying horizontally, the cooling capacity is lower.
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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).It is basically known to provide cooling plates with slots by removing parts of the cooling plate. This reduces the total area of the cooling plate, but the air circulation can be improved, accompanied by an increase in the cooling capacity (relationship between Reynolds and Nusselt numbers).
Aus dem Stand der Technik ist dies etwa bei Kühlblechen an Läufern von sowohl Generatoren als auch Motoren umfassenden Elektromaschinen bekannt.This is known from the prior art, for example, in the case of cooling plates on rotors of electrical machines comprising both generators and motors.
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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.In static applications, in which an air flow occurs at most through gravitational convection, the surface available for heat dissipation is reduced as a result, accompanied by a deterioration in the heat transfer from the cooling plate to the surrounding air contained in the interior of a vehicle lamp.
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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.One object of the invention is to provide a cooling plate with improved heat dissipation to the surrounding air contained in the interior of a vehicle lamp, and to create a method for producing such a cooling plate.
Die Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, den Zeichnungen sowie in der nachfolgenden Beschreibung, einschließlich der zu den Zeichnungen zugehörigen, wiedergegeben.The object is achieved in each case by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are reproduced in the claims, the drawings and in the following description, including that associated with the drawings.
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.A first subject matter of the invention accordingly relates to a cooling plate with a first section provided for the thermal coupling of a heat source and at least one second section connected to the first section at least in a thermally conductive manner and provided for heat emission.
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.The first part comprises or forms a first partial area of the cooling plate, which is thermally coupled to the heat source for heat transfer from a heat source to the cooling plate, for example to a printed circuit board fitted with electronic components that emit heat during its operation, or directly to one or more during its operation heat-emitting electronic components.
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.The coupling takes place in particular by means of thermally conductive contact, for example by screwing and / or clamping, for example supported by a thermally conductive adhesive introduced between the heat source and at least the first part of the cooling plate.
Die erste Partie kann einen Teil der unmittelbar in sie eingekoppelten Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs übertragen.The first part can transfer part of the heat directly coupled into it to the surroundings of the cooling plate.
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.The second part comprises or forms a second partial area of the cooling plate, which serves to dissipate at least the heat introduced into it by conduction from the first part to the surroundings of the cooling plate.
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.The second part thus serves to give off at least a substantial part of the heat introduced by a heat source into the first part of the cooling plate to the surroundings of the cooling plate.
Jede zweite Partie umfasst mindestens ein von einer Grenze zur ersten Partie beabstandetes, distales Ende.Every second part comprises at least one distal end spaced from a boundary with the first part.
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.When heat is introduced into the first part, a directed heat transport is established in every second part from the boundary between the respective second part and the first part to the respective distal end of the corresponding second part.
Durch die stattfindende Wärmeübertragung von der zweiten Partie an die Umgebung nimmt der Wärmestrom innerhalb der zweiten Partie in Richtung des Wärmetransports ab.Due to the heat transfer taking place from the second part to the environment, the heat flow within the second part decreases in the direction of heat transport.
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.The cooling plate is characterized in that the second part is divided at least in sections between its boundary to the first part and its distal end into a plurality of lamellar strips running away from the first part.
Die Streifen verlaufen zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze zur ersten Partie und dem distalen Ende in mehreren vorzugsweise parallelen und zueinander versetzten Ebenen.The strips run at least in sections between the boundary to the first part and the distal end in several planes, which are preferably parallel and offset from one another.
Die Streifen sind abwechselnd nach oben und nach unten aus der Blechebene herausgebogen.The strips are alternately bent up and down out of the plane of the sheet.
Die Streifen sind zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze und dem distalen Ende um jeweils von der Grenze zum distalen Ende verlaufende Achsen verdreht angeordnet.The strips are arranged rotated at least in sections between the boundary and the distal end about axes each running from the boundary to the distal end.
Zwischen den benachbarten Streifen sind so zumindest abschnittsweise jeweils Durchlassöffnungen für die Zirkulation von Luft bildende Zwischenräume gebildet, durch welche hindurch Luft hindurchtreten kann.In this way, at least in sections, passage openings for the circulation of air are formed between the adjacent strips, through which spaces air can pass.
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.For example, the cooling plate can be characterized in that the strips are alternately offset, at least in sections between the boundary between the first part and the second part and the distal end of the second part, in two mutually spaced, parallel planes.
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.Adjacent strips run on different levels. A first strip runs in a first plane and a second strip, which is adjacent to the first strip, runs in a second plane. A third strip adjacent to the second strip again runs in the first plane, a fourth strip adjacent to the third strip again runs in the second plane, and so on.
Die abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen versetzt angeordneten, lamellenartigen Streifen spannen so zwei voneinander beabstandete, parallel verlaufende Ebenen auf.The lamellar strips, which are alternately offset in opposite directions, thus span two parallel planes that are spaced apart from one another.
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.Due to the staggered arrangement in the two planes spaced apart from one another, passage openings for the circulation of air are formed between the adjacent strips at least in sections, through which air can pass.
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.As a result, the lamellar strips 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 cooling plate that is not offset in two parallel planes, accompanied by an improved heat transfer to the surrounding air .
Ohne weitere Maßnahmen weist ein Blech keine bevorzugte Richtung seiner Wärmeleitfähigkeit auf.Without further measures, a sheet does not have a preferred direction of its thermal conductivity.
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.By dividing the second part of the cooling plate according to the invention into parallel strips that alternately run in two spaced planes, the second part has an improved thermal conductivity away from the first part, whereas the thermal conductivity within the second part is prevented across the lamellar strips .
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.For the cooling plate according to the invention, the partial area formed by the at least one second section, which is used to give off heat to the air, is slit and bent open at least in some areas in the direction of heat transport.
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.The first part is excluded from the slitting. It comprises one or more areas in which the cooling plate should remain closed, for example for thermal coupling to a heat source, such as an electronic component or another component, such as a circuit board, or to bend the cooling plate.
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.This means that the high thermal conductivity for the heat transport away from the first section provided for coupling heat from a heat source is not only maintained, but also improved by a larger volume coverage of the strips running in offset planes, accompanied by an improved heat transfer to the air surrounding the cooling plate. The side edges of the slotted areas increase the surface area for heat dissipation to the ambient air considerably. The cooling effect is improved by the larger surface. In addition to the increased surface, there are gaps in the cooling plate through which air can penetrate. Thus, a horizontally installed cooling plate according to the invention hinders the air convection less than a conventional, closed cooling plate. The advantage of the invention is therefore particularly great when the The space available in a vehicle light does not allow the cooling surfaces to be installed vertically.
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.In practical implementation, the direction of the slots in the cooling plate only has to correspond approximately to the direction of heat propagation in the closed cooling plate. Even with significant deviations, sufficient heat transport can still be ensured. In practice, therefore, regularly arranged slots that roughly follow the expected direction of heat transport are completely sufficient. The course of the slots can be carried out with sufficient accuracy through assessment. However, measurements or computer simulations of the heat flow in the solid sheet can also be used as a basis or as an aid for the design of the slot course.
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.In addition, the shape of the bends can be selected in such a way that they cause additional stiffening of the cooling plate. Thus, in addition to the length and width dimensions, the sheet metal thickness can possibly also be reduced compared to the prior art.
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.The bends are preferably shaped in such a way that no pointed corners or sharp edges arise, in order to keep the risk of injury during further handling when handling the cooling plate low.
Die lamellenartigen Streifen können am von der ersten Partie beabstandeten distalen Ende der zweiten Partie in einer gemeinsamen Ebene liegen.The lamellar strips can lie in a common plane at the distal end of the second part which is spaced apart from the first part.
Dort können die lamellenartigen Streifen quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sein, beispielsweise indem die zweite Partie im Bereich ihres distalen Endes ungeschlitzt ist.There the lamellar strips can be connected to one another transversely to their extension, for example by the second part being unslotted in the region of its distal end.
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.The lamellar strips can be bent back and forth between the two parallel planes. Adjacent strips can be curved in opposite waves.
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.In sections, the lamellar strips can be connected to one another for stiffening transversely to their extension. This can be achieved by dispensing with a separation between the strips in sections.
Am distalen Ende können benachbarte lamellenartige Streifen in verschiedenen der beiden durch sie aufgespannten, zueinander versetzten parallelen Ebenen liegen.At the distal end, adjacent lamellar strips can lie in different of the two mutually offset parallel planes spanned by them.
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.A second subject matter of the invention relates to a method for producing a previously described cooling plate with improved heat transfer to surrounding air, in particular enclosed in a confined space, such as a luminaire interior.
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.The method provides that the second part of the cooling plate serving for heat dissipation at least the heat introduced into it by conduction from the first part to the surroundings of the cooling plate between its boundary to the first part and its distal end in several sections in the direction of the heat transport provided there to divide parallel, lamellar strips, preferably to cut and / or slit.
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.Furthermore, the method provides for the previously produced lamellar strips to be bent at least in sections between the boundary of the second part to the first part and the distal end of the second part, alternately offset in two mutually spaced, parallel planes, so that the offset arrangement in the two spaced-apart planes between the adjacent, previously directly adjoining strips, at least in sections, each create passage openings for the circulation of air, through which air can pass.
Das Biegen der Streifen in mehrere voneinander beabstandete Ebenen erfolgt durch abwechselndes Herausbiegen der benachbarten Streifen aus einer vom Blech eingenommenen Fläche in zwei voneinander beabstandete Ebenen.The strips are bent into several planes spaced apart from one another by alternately bending the adjacent strips out of an area occupied by the sheet metal into two planes spaced apart from one another.
Die Streifen sind zumindest abschnittsweise zwischen der Grenze und dem distalen Ende um jeweils von der Grenze zum distalen Ende verlaufende Achsen verdreht angeordnet.The strips are arranged rotated at least in sections between the boundary and the distal end about axes each running from the boundary to the distal end.
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.According to this, the method provides, at least in sections in the area of the second part, solely by bending or the like, for the cooling plate to be widened to form a body that takes up a volume of space that is greater than the volume of the air it displaces.
Die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie in parallel verlaufende, lamellenartige Streifen erfolgt bevorzugt frei von einer Materialabtragung und/oder Materialentfernung.The at least section-wise division of the second part into parallel, lamellar strips is preferably carried out free of material removal and / or material removal.
Alternativ erfolgt die zumindest abschnittsweise Teilung der zweiten Partie in parallel verlaufende, lamellenartige Streifen unter geringstmöglicher Materialentfernung beispielsweise durch Laserschneiden oder Präzisionssägen.Alternatively, the second part is at least partially divided into parallel, lamellar strips with the least possible material removal, for example by laser cutting or precision sawing.
Die Streifen sind demnach vorzugsweise durch schneiden oder Stanzen hergestellt. Vorteilhaft wird eine nicht materialabtragende und/oder-entfernende Herstellungsmethode zur Herstellung der Streifen verwendet.The strips are therefore preferably made by cutting or punching. A production method that does not remove material and / or does not remove material is advantageously used to produce the strips.
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.The sheet metal is preferably bent open in the same stamping process or stamping and bending process in which the contour of the cooling plate is stamped out. In the same process step, shearing creates slits that separate the bent lamellas or lamellar strips from one another. Thus, to implement the method according to the invention in a manufacturing process based on a production process for manufacturing a cooling plate according to the prior art, a modified punching tool can be provided which, at the same time as the cooling plate is punched out, separates the lamellar strips of the second section from one another in sections.
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.However, it is also possible to make the slots in the sheet metal in a separate, upstream process step. This is particularly useful if the sheet metal contour is also cut out, for example with laser cutting, in a first process step and the bending takes place in a second process step. In such a production process, additional cuts could be made in the sheet metal in the first process step and the lamellae thus created could be bent open in the second process step.
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.By slitting and bending the cooling plate, the surface of the cooling plate is increased significantly relative to its volume. At the same time, passage openings for air-forming spaces are created, which enable air convection through the space occupied by the second part of the cooling plate and thus additionally support the heat transfer from the cooling plate to the ambient air.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der der zur Wärmeleitung zur Verfügung stehende Querschnitt des Blechs in Hauptrichtung des Wärmeflusses nicht verändert wird.An embodiment is particularly advantageous in which the cross-section of the sheet metal available for heat conduction is not changed in the main direction of the heat flow.
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.With a suitable geometry of the bent-up areas, the cooling plate can also be stiffened, thereby achieving the desired mechanical Rigidity with a smaller sheet thickness than can be achieved according to the prior art.
Insgesamt lassen sich dadurch eine höhere Kühlwirkung erreichen und/oder der Materialeinsatz für das Kühlblech und das Gewicht des Kühlblechs verringern.Overall, a higher cooling effect can thereby be achieved and / or the use of material for the cooling plate and the weight of the cooling plate can be reduced.
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.It can be seen that the invention proposes to improve the cooling performance of a cooling plate to slit the cooling plate in sections without significant material removal, for example by punching, cutting, laser cutting, the lamellae thus produced running parallel to the heat propagation in the cooling plate, and the lamellae produced in this way alternating To offset directions against each other.
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.Additional advantages over the prior art that go beyond the complete solution of the task set and / or over the advantages mentioned above for the individual features are listed below.
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.Advantages over the prior art include, among other things, that the costs for cooling electronic components, including semiconductor light sources, are reduced with a cooling plate according to the invention in that less material is required for the production of the cooling plates. If the number of items is sufficiently high, this cost reduction exceeds the costs for the punching or punching and bending tool, which are higher than in the prior art.
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.By bending open the cooling plate in the punching process, the surface of the cooling plate is increased significantly relative to the volume. The enlargement of the surface compared to a cooling plate that has not been bent up depends on the dimensioning and geometry of the strips, also known as lamellas, that result from the bending. For example, surface enlargements in the range from 10% to 50% can be achieved. Typical values are around 30%. This enlarged surface has the effect that less sheet metal is required in order to achieve the same cooling effect as with a cooling sheet according to the prior art. This enables material, cost and weight savings. If additional rigidity is achieved by the bending up, the sheet thickness can also be reduced and thus additional material and weight can be saved.
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.At the same time, passage openings for the circulation of air are created, which allow air convection through the cooling plate, more precisely through the space occupied by the second part of the cooling plate, and thus additionally support the heat transfer from the cooling plate to the ambient air. This is especially true for cooling plates that are horizontal.
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.This property is particularly noticeable in vehicle lights in which the cooling plate can only be installed horizontally for reasons of space. This can also apply to vehicle lights in the trunk lid of a vehicle. These are rotated by approximately 90 ° when the trunk lid is opened, so that the convection inside the vehicle light changes. A cooling plate according to the state of the art can therefore come into a horizontal position under certain circumstances. The air can flow through a cooling plate according to the invention through the volume of space occupied by the second part of the cooling plate, so that the cooling is improved even with this unfavorable position of the vehicle light. There is also an improved cooling performance in a vertical position. In this case, the larger surface and the turbulence of an air flow around the air caused by the lamellae, which are arranged offset from one another with gaps in the two parallel planes, have a positive effect.
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.Additional advantages result from dispensing with the removal of material from the cooling plate. As a result, there is no risk of contamination from chips or the like in a vehicle lamp.
Ferner wird die Wärmeleitfähigkeit weder verringert, noch unterbrochen, weil die erzeugten Materialgrenzen zwischen den Lamellen stets parallel zur Richtung der Wärmeausbreitung verlaufen.Furthermore, the thermal conductivity is neither reduced nor interrupted because the material boundaries created between the lamellae always run parallel to the direction of heat propagation.
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.Moving the lamellas in alternating directions creates a widening of the cooling plate, which means that it encompasses a larger volume of space and accordingly takes up more space. In particular, in environments with weak or no air flow, this space-consuming design means that the lamellae basically reach into cooler areas of the air, which improves the heat transfer.
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.Further advantages over the prior art include cost savings through material savings, in particular for cooling plates unfavorable installation position in the interior of the luminaire, in which a conventional cooling plate with a closed surface cuts the convection volume and / or the arrangement of a larger cooling plate is not possible due to lack of space.
Ein zusätzlicher Vorteil mit weitreichendem Synergieeffekt ist eine Gewichteinsparung durch den Bedarf kleinerer Kühlbleche aufgrund des verbesserten Wärmeübergangs.An additional advantage with a far-reaching synergy effect is a weight saving due to the need for smaller cooling plates due to the improved heat transfer.
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.The cooling plate can have individual or a combination of the features described above and / or below in connection with the method, just as the method can have and / or implement single or a combination of several features described above and / or below in connection with the cooling plate.
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.The cooling plate and / or the method can alternatively or additionally be single or a combination of several introductory in connection with the prior art and / or in one or more of the documents mentioned for the prior art and / or in the following description of the in the drawings Have illustrated embodiments described features.
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:
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Fig. 1 ein erstes nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht inFig. 1 a) und in einer Seitenansicht inFig. 1 b) . -
Fig. 2 ein zweites nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht inFig. 2 a) und in einer Seitenansicht inFig. 2 b) . -
Fig. 3 ein drittes nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht inFig. 3 a) und in einer Seitenansicht inFig. 3 b) . -
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht inFig. 4 a) und in einer Seitenansicht inFig. 4 b) . -
Fig. 5 einen Schnitt durch das Kühlblech ausFig. 4 entlang der Linie A - A inFig. 4 a) . -
Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Kühlblechs in einer Draufsicht.
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Fig. 1 a first not claimed embodiment of a cooling plate in a plan view inFig. 1 a) and in a side view inFig. 1 b) . -
Fig. 2 a second not claimed embodiment of a cooling plate in a plan view inFig. 2 a) and in a side view inFig. 2 b) . -
Fig. 3 a third not claimed embodiment of a cooling plate in a plan view inFig. 3 a) and in a side view inFig. 3 b) . -
Fig. 4 a fourth embodiment of a cooling plate in a plan view inFig. 4 a) and in a side view inFig. 4 b) . -
Fig. 5 a section through the cooling plateFig. 4 along the line A - A inFig. 4 a) . -
Fig. 6 a fifth embodiment of a cooling plate in a plan view.
Ein in
Jede zweite Partie 03 umfasst damit mindestens ein von einer Grenze 04 zur ersten Partie 02 beabstandetes, distales Ende 05.Every
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.The
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.The coupling takes place in particular by means of thermally conductive contact, for example by screwing and / or clamping, for example supported by a thermally conductive adhesive introduced between the heat source and at least the first part of the cooling plate.
Die erste Partie 02 kann einen Teil der unmittelbar in sie eingekoppelten Wärme an eine Umgebung des Kühlblechs 01 übertragen.The
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.The
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.The
Die zweite Partie 03 umfasst zwischen ihrer in
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.The strips run at least in sections between the
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.In this way, at least in sections, passage openings for the circulation of air-forming
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.When heat is introduced into the
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.As a result of the heat transfer taking place from the
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.The
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
Alternativ können aber auch mehrere geschlitzte Bereiche hintereinander vorgesehen werden, um zum Beispiel die mechanische Stabilität zu erhöhen (
Eine versetzte Anordnung der Schlitze und damit der Streifen 06 ist jedoch auch möglich. Sie verspricht zusätzliche Biegesteifigkeit in Richtung quer zu den Schlitzen (
Benachbarte Streifen 06 verlaufen bei den in
Die abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen versetzt angeordneten, lamellenartigen Streifen 06 spannen so zwei voneinander beabstandete, parallel verlaufende Ebenen 07, 08 auf.The lamellar strips 06, which are arranged alternately offset in opposite directions, thus span two
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.The lamellar strips 06 form due to the staggered arrangement in the two spaced-apart planes 07, 08, whereby passage openings for the circulation of air are formed between the adjacent strips, at least in sections, through which air can pass, not just one Enlarged, open surface of the cooling
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.Thus, the high thermal conductivity for the heat transport away from the
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.The side edges of the
Beim 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.In the case of the cooling
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.The
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.By dividing the
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.In the practical implementation, the direction of the slots in the
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.In addition, the shape of the bends can be selected in such a way that they cause additional stiffening of the cooling
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.The bends are preferably shaped in such a way that no pointed corners or sharp edges arise in order to keep the risk of injury during further handling when handling the
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 (
Hierbei liegen die lamellenartigen Streifen 06 am von der ersten Partie 02 beabstandeten distalen Ende 05 der zweiten Partie 03 in einer gemeinsamen Ebene.Here, the lamellar strips 06 lie in a common plane at the
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 (
Alternativ können benachbarte lamellenartige Streifen 06 am distalen Ende 05 in verschiedenen der beiden durch sie aufgespannten, zueinander versetzten parallelen Ebenen 07, 08 liegen.Alternatively, adjacent lamellar strips 06 at the
Die lamellenartigen Streifen 06 können beispielsweise wellenartig gebogen zwischen den beispielsweise zwei parallel verlaufenden Ebenen 07, 08 hin und her verlaufend angeordnet sein.The lamellar strips 06 can be arranged, for example, curved in a wave-like manner between the, for example, two
Dabei können benachbarte Streifen 06 in entgegengesetzten Wellen gebogen ausgeführt sein (
Die lamellenartigen Streifen 06 können beispielsweise zur Versteifung des Kühlblechs 01 abschnittsweise quer zu ihrer Erstreckung miteinander verbunden sein.The lamellar strips 06 can, for example, be connected to one another in sections transversely to their extension in order to stiffen the
Dies kann durch abschnittsweisen Verzicht auf eine Trennung zwischen den Streifen 06 hergestellt sein (
Bei dem in
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.The area spanned by the
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.The
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.An above-described
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.The method provides for the
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.The
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.The method then provides for the previously produced
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.As a result, the arrangement in the at least two spaced
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 (
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.Alternatively or additionally, the
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.According to this, at least in sections in the area of the
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.The method preferably provides that the at least partial division of the
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.Alternatively, the method provides that the
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.The
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.An advantageous embodiment of the method provides that the bending of the
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.For example, the cooling
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.Thus, to implement the method according to the invention in a manufacturing process based on a production process for manufacturing a cooling plate according to the prior art, a modified punching tool can be provided which, at the same time as the cooling
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.However, it is also possible to make the slots in the sheet metal in a separate, upstream process step. This is particularly useful if the sheet metal contour is also cut out, for example with laser cutting, in a first process step and the bending takes place in a second process step. In such a production process, additional cuts could be made in the sheet metal in the first process step and the lamellae thus created could be bent open in the second process step.
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.By slitting and bending the cooling
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.The offset of the
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der der zur Wärmeleitung zur Verfügung stehende Querschnitt des Blechs in Hauptrichtung des Wärmeflusses nicht verändert wird.An embodiment is particularly advantageous in which the cross-section of the sheet metal available for heat conduction is not changed in the main direction of the heat flow.
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.A stiffening of the cooling
Insgesamt lassen sich dadurch eine höhere Kühlwirkung erreichen und/oder der Materialeinsatz für das Kühlblech 01 und das Gewicht des Kühlblechs 01 verringern.Overall, a higher cooling effect can thereby be achieved and / or the use of material for the cooling
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.It can be seen that the invention proposes to improve the cooling performance of a cooling plate to slit the cooling plate in sections without significant material removal, for example by punching, cutting, laser cutting, the lamellas produced in this way running parallel to the heat propagation in the cooling plate, and the lamellas produced in this way To bend
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.Advantages resulting from the invention include, among other things, that the costs for cooling electronic components, including semiconductor light sources, with a cooling
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.By bending open the cooling
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.At the same time, passage openings are created for the circulation of
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.This property is particularly advantageous in vehicle lights in which the
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.The air can flow through a cooling
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.There is also an improved cooling performance in a vertical position. In this case, the larger surface and the turbulence of an air flow around the air caused by the
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.Additional advantages result from dispensing with the removal of material from the cooling
Ferner wird die Wärmeleitfähigkeit weder verringert, noch unterbrochen, weil die erzeugten Materialgrenzen zwischen den Streifen 06 beziehungsweise stets parallel zur Richtung der Wärmeausbreitung verlaufen.Furthermore, the thermal conductivity is neither reduced nor interrupted because the material boundaries produced between the
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.Further advantages over the prior art include cost savings through material savings, in particular for cooling plates with an unfavorable installation position in the interior of the luminaire, where a conventional cooling plate with a closed surface cuts up the convection volume and / or the arrangement of a larger cooling plate is not possible due to a lack of space.
Ein zusätzlicher Vorteil mit weitreichendem Synergieeffekt ist eine Gewichteinsparung durch den Bedarf kleinerer Kühlbleche aufgrund des verbesserten Wärmeübergangs.An additional advantage with a far-reaching synergy effect is a weight saving due to the need for smaller cooling plates due to the improved heat transfer.
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.The cooling
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.The cooling
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.The invention is not restricted by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the claims or exemplary embodiments.
Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Fahrzeugleuchten, insbesondere Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.The invention can be used commercially in particular in the field of the production of vehicle lights, especially vehicle lights.
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.The invention has been described with reference to preferred embodiments. However, it is conceivable for a person skilled in the art that modifications or changes can be made to the invention without departing from the scope of protection of the claims below.
- 0101
- KühlblechHeat sink
- 0202
- erste Partiefirst batch
- 0303
- zweite Partiesecond batch
- 0404
- Grenzeborder
- 0505
- distales Endedistal end
- 0606
- StreifenStripes
- 0707
- Ebenelevel
- 0808
- Ebenelevel
- 0909
- ZwischenraumSpace
- 1010
- Ebenelevel
Claims (11)
- A cooling plate (01) having a first portion (02) and, adjoining thereto, at least one second portion (03) reaching up to a distal end (05), wherein:- the second portion (03) comprises, at least in sections between its border (04) to the first portion (02) and the distal end (05), a plurality of strips (06) extending in the direction away from the first portion (02) toward the distal end (05),- the strips (06) extend, at least in sections between the border (04) and the distal end (05), in a plurality of planes (07, 08, 10) offset in relation to one another,- spaces (09) are formed between the adjacent strips (06), and- the strips (06) are arranged, at least in sections between the border (04) and the distal end (05), so as to be twisted about axes extending in each case from the border (04) to the distal end (05),characterised in that the strips (06) are bent alternately upward and downward out of the plane of the plate.
- The cooling plate according to claim 1, wherein the strips (06) are arranged, at least in sections between the border (04) and the distal end (05), so as to be offset alternately in two spaced apart, parallel extending planes (07, 08).
- The cooling plate according to claim 2, wherein, at the distal end (05), the strips (06) lie in a common plane.
- The cooling plate according to claim 3, wherein, at the distal end (05), the strips (06) are connected to each other transverse to their extension.
- The cooling plate according to claim 2, wherein, at the distal end (05), adjacent strips (06) lie in different of the two parallel planes (07, 08) that are offset in relation to one another.
- The cooling plate according to one of the claims 1 to 5, wherein the strips (06) are arranged so as to extend back and forth between the two parallel extending planes (07, 08).
- The cooling plate according to one of the previous claims, wherein the strips (06) are in sections connected to each other transverse to their extension.
- A method used to produce a cooling plate (01) having a first portion (02) and, adjoining thereto, at least one second portion (03) reaching up to a distal end (05), wherein the second portion (03) is first divided, at least in sections between its border (04) to the first portion (02) and the distal end (05), into a plurality of strips (06) extending in the direction away from the first portion (02) and toward the distal end (05), and subsequently, the strips (06) are bent, at least in sections between the border (04) and the distal end (05), into a plurality of spaced apart planes (07, 08, 10) such that, at least in sections, spaces (09) are created in each case between the adjacent strips (06) abutting on each other before the bending, and wherein the strips (06) are arranged, at least in sections between the border (04) and the distal end (05), so as to be twisted about axes extending in each case from the border (04) to the distal end (05), characterised in that the bending of the strips (06) into a plurality of spaced apart planes (07, 08) is carried out by the alternating bending of the adjacent strips (06) out of a planar surface, which is occupied by the plate, into two spaced apart planes (07, 08).
- A method according to claim 8, wherein the division, at least in sections, of the second portion (03) is carried out without material stripping and/or material removal.
- The method according to claim 8, wherein the division, at least in sections, of the second portion (03) is carried out with the least possible material stripping and/or material removal.
- The method according to one of the claims 8 to 10, wherein the bending is carried out together with the production of the strips (06) and/or with the cutting of the cooling plate out of a sheet metal blank.
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