DE102007016441A1

DE102007016441A1 - Fahrzeugleuchte mit wenigstens einer LED als Lichtquelle

Info

Publication number: DE102007016441A1
Application number: DE102007016441A
Authority: DE
Inventors: Jens Oppel; Christoph Geyer; Martin Hupel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-04-06
Also published as: DE102007016441B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte mit wenigstens einer LED als Lichtquelle, die ein Leuchtengehäuse, das die Lichtquelle, wenigstens ein optisches Mittel zur Erzeugung eines Lichtbündels, eine eine Lichtaustrittsöffnung verschließende Abdeckscheibe und eine im Bereich zwischen dem optischen Mittel und der Abdeckscheibe angeordnete Designblende sowie eine Kühleinrichtung umfasst, aufweist. Sie löst die Aufgabe, eine derartige Fahrzeugleuchte so zu gestalten, dass diese auch designerischen Ansprüchen genügt. Dazu ist in die Designblende (6) ein Kühlkörper (7) als Kühleinrichtung integriert, der im Sichtbereich bündig mit der Oberfläche der Designblende (6) abschließt, wobei der Kühlkörper (7) zugleich die LED (9) trägt und thermisch mit dieser gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte mit wenigstens einer LED als Lichtquelle und mit einer Kühleinrichtung für diese, insbesondere einen Scheinwerfer.
In der DE 102 58 623 A1 ist eine Scheinwerfereinheit für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die ein Gehäuse mit einer eine Lichtaustrittsöffnung überdeckenden Abdeckscheibe zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie aufweist, in dem wenigstens eine lichtemittierende LED als Lichtquelle angeordnet ist. Da eine LED im Betrieb neben Licht auch Wärme erzeugt, die im Gehäuse zu einem unerwünschten und die LED zerstörenden Temperaturanstieg führen kann, ist diese mit wenigstens einem Wärmeleitelement wärmeübertragend verbunden, das sich im Gehäuse von der wenigstens einen LED in einen Bereich erstreckt, der für eine Wärmeabstrahlung zur Abdeckscheibe und über diese nach außen geeignet ist. Die Abdeckscheibe wird durch die erzeugte Warmluftströmung erwärmt, wodurch eine Enttauung im Innern des Gehäuses bis hin zu einer Enteisung an der Außenseite der Abdeckscheibe bewirkt wird. Die LED strahlt dabei ihr Licht zur Abdeckscheibe hin ab, und das Wärmeleitelement ist unterhalb einer Designblende positioniert und mit mehreren Durchtrittsöffnungen für die abgestrahlte Wärme versehen, die über diese zur Abdeckscheibe gelangen kann. Die Überdeckung des Wärmeleitelementes wird hinsichtlich der Wärmeübertragung jedoch als nachteilig angesehen, und eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen, die den Wärmedurchtritt verbessern würden, stören die optische Anmutung.
Gegenstand der DE 10 2004 017 454 A1 ist ebenfalls ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit lichtemittierenden Dioden (LED) als Lichtquellen. Diese sind an einem metallischen Halterungsteil mit einer großen Wärmekapazität horizontal angeordnet, um die bei deren Betreiben entstehende Wärme abzuleiten, und strahlen ihr Licht insbesondere nach oben und jeweils über einen Reflektor zu der mit einer Abdeckscheibe versehenen Lichtaustrittsöffnung ab. Das Halterungsteil kann in Abhängigkeit von der Anordnung der LED's platten- und stufenförmig ausgebildet sein, Kühl- bzw. Wärmeabstrahlrippen aufweisen, die auch bis zu einem Raum außerhalb des Scheinwerfergehäuses verlängert sein können, und auch mit Wärmeübertragungsrohren gekoppelt sein. Der Scheinwerfer ist relativ aufwendig gestaltet.
Bei einer in der DE 103 46 070 A1 beschriebenen Beleuchtungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug (Fahrzeugleuchte) ist in einem Bodenbereich des Leuchtengehäuses eine Kühlplatte angeordnet, die materialschlüssig mit diesem verbunden ist. Damit ist eine besonders preiswerte Fertigung möglich. Die Kühlplatte kann aber auch aufwendiger doppelwandig ausgeführt sein und von einem Kühlmedium durchströmt werden oder auch kühlmitteldurchströmte Kühlschlangen aufweisen. Ebenso können Kühlrippen vorgesehen sein.
Schließlich hat die DE 10 2004 046 764 A1 einen Fahrzeugscheinwerfer zum Gegenstand, bei dem im Innenraum des Scheinwerfergehäuses eine Heatpipe als Kühlkörper angeordnet ist, auf deren Rückseite wenigstens eine LED angeordnet ist, die ihr Licht nach der der Abdeckscheibe des Fahrzeugscheinwerfers abgewandten Seite auf einen Reflektor abstrahlt. Die Heatpipe ist thermisch mit der LED gekoppelt, hat einen geschlossenen Kühlkreislauf und stellt eine Flüssigkeitskühlung mit Phasenwechsel dar. Das der LED abgewandte Ende der Heatpipe ist vorteilhaft mit einem Wärmeleitblech gekoppelt, durch das die Wärmeabgabe an die Umgebung im Innenraum des Scheinwerfers gesteuert werden kann, insbesondere auch an den abdeckscheibennahen Raum. Als nachteilig kann angesehen werden, dass die Anordnung der Heatpipe mit Designansprüchen kollidiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugleuchte mit wenigstens einer LED als Lichtquelle und mit einer Kühleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 alternativ und so zu gestalten, dass diese auch designerischen Ansprüchen genügt.
Diese Aufgabe wird bei einer Fahrzeugleuchte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Fahrzeugleuchte mit wenigstens einer LED als Lichtquelle, die im Bereich zwischen einem optischen Mittel zur Erzeugung eines Lichtbündels und einer eine Lichtaustrittsöffnung im Leuchtengehäuse verschließenden Abdeckscheibe eine Designblende umfasst, in dieser ein Kühlkörper als Kühleinrichtung integriert ist. Dieser schließt im Sichtbereich mit der Oberfläche der Designblende bündig ab und ist zugleich Träger für die LED und thermisch mit dieser gekoppelt.
Durch den mir der Rückseite der LED verbundenen Kühlkörper wird ein Teil der im hinteren Teil in der Fahrzeugleuchte beim Betreiben der LED erzeugten Wärme abgeführt, so dass die LED-Umgebungstemperaturen nicht in den für diese kritischen Temperaturbereich steigen. Zugleich erwärmt der Kühlkörper die Umgebungsluft in der Fahrzeugleuchte, so dass eine Luftzirkulation angeregt wird, die auch die Abdeckscheibe erreicht und erwärmt. Durch die erwärmte Luft wird die Abdeckscheibe enttaut und ein Feuchtigkeitsniederschlag an der Innenseite der Abdeckscheibe aus der im Gehäuseinneren befindlichen und zirkulierenden Umgebungsluft vermieden. Auch ein Vereisen der Abdeckscheibe kann verhindert werden. Die oberflächenbündige Integration des Kühlkörpers in die Designblende ist bei einem Blick von außen in die Fahrzeugleuchte unauffällig und mutet optisch gut an.
Dabei kann die Fahrzeugleuchte einen Reflektor als optisches Mittel aufweisen, dem die Designblende, insbesondere als Bestandteil eines Blendrahmens, derart zugeordnet und entsprechend gestaltet ist, dass diese mit dem integrierten Kühlkörper, vorzugsweise einem Kühlblech, reflektorseitig eine Anordnungsfläche für die LED bildet. Diese strahlt ihr Licht nach der der Abdeckscheibe abgewandten Seite auf den Reflektor zu aus, der die Lichtstrahlen dann gebündelt in Richtung der Abdeckscheibe reflektiert. Die LED rückt bei einer derartigen Gestaltung näher an die Abdeckscheibe heran, was für deren Enttauung und Enteisung günstig ist, und ist doch bei einem Blick in die Leuchte nicht sichtbar.
Von Vorteil ist es, wenn der Kühlkörper bis in den Bereich der Abdeckscheibe reicht, weil dadurch der Enttauungs- und Enteisungseffekt an der Abdeckscheibe vergrößert wird. Als Material für den Kühlkörper eignet sich wegen der guten Wärmeleitfähigkeit, der guten Verarbeitbarkeit und wegen des geringen Gewichtes Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Von Vorteil ist es auch, wenn am Blendrahmen Mittel zur Belüftung des Gehäuseinneren angeordnet sind und wenn zwischen dem Blendrahmen und der Abdeckscheibe ein Luftzirkulationsspalt ausgebildet ist, so dass die Fahrzeugleuchte im Fahrbetrieb zwangsbelüftet wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: einen Vertikalschnitt durch einen Scheinwerfer, teilweise schematisch, und
2: den in diesem angeordneten Blendrahmen mit einer Designblende.
In 1 ist in einem Vertikalschnitt eine Scheinwerfereinheit mit einem in einem Gehäuse 1 angeordneten Blendrahmen 2 aus einem hitzebeständigen Kunststoff dargestellt. Das Gehäuse 1 ist fahrzeugfrontseitig im Abstand vor dem Blendrahmen 2 durch eine Abdeckscheibe 3 verschlossen. Diese und der Blendrahmen 2 sind an ihrem oberen horizontal verlaufenden Endbereich mit dem Gehäuse 1 verschweißt. Die Abdeckscheibe 3 umschließt den Blendrahmen 2 unterseitig und ist an dem unteren horizontal verlaufenden Rand mit dem Gehäuse 1 ebenfalls fest verbunden, wobei sich der Blendrahmen 2 zur Ausbildung von horizontalen Belüftungsschlitzen 4 für eine Luftzirkulation mit an diesem im Abstand voneinander angeformten Distanzstegen 5 an der Abdeckscheibe 3 abstützt.
Der Blendrahmen 2 umfasst in seinem unteren horizontalen Bereich eine Designblende 6, die reflektorseitig abgewinkelt ist. In der Designblende 6 ist ein Kühlblech 7 aus einer Aluminiumlegierung angeordnet, das frontseitig bis nahe an die Abdeckscheibe 3 erstreckt ist und reflektorseitig bis zum freien Ende der Abwinklung reicht und das flächenbündig mit der Oberfläche der Designblende 6 abschließt. Dieses Kühlblech 7 bildet eine Anordnungs- und thermische Kopplungsfläche 8 für (wenigstens) eine LED 9.
Im Abstand von der Anordnungs- und Kopplungsfläche 8 ist ein Reflektor 10 als optisches Mittel angeordnet, der das von der LED 9 ausgestrahlte Licht bündelt und in Richtung der Abdeckscheibe 3 abstrahlt.
Die durch Pfeile im Innern des Gehäuses 1 im Bereich der Abdeckscheibe 3 angedeutete Luftzirkulation wird in bekannter Weise beim Betreiben des Fahrzeugs in Gang gesetzt, wozu im oberen Randbereich des Blendrahmens 2 mehrere Lufteinlassöffnungen 11 und im Boden des Gehäuses 1 Luftauslassöffnungen 12 ausgebildet sind. An letzteren entsteht infolge des Fahrtwindes ein Unterdruck, der über einen zwischen dem Blendrahmen 2 und der Abdeckscheibe 3 ausgebildeten Luftzirkulationsspalt 13 Luft aus dem Gehäuse 1 und über die Lufteinlassöffnungen 12 nachzieht.
Beim Betreiben des Scheinwerfers erhitzt sich die LED 9. Die erzeugte Wärme wird zu einem Teil über das Kühlblech 7 abgeleitet und von diesem an die Umgebungsluft im Gehäuse 1 abgegeben. Die erwärmte Luft verursacht eine Luftzirkulation im Raum zwischen dem Reflektor 10 und der Abdeckscheibe 3, die zu einer Erwärmung derselben (3) führt. Im Fahrbetrieb überlagert sich diese Luftzirkulation mit dem Luftstrom der Zwangsbelüftung.

1: Gehäuse
2: Blendrahmen
3: Abdeckscheibe
4: Belüftungsschlitz
5: Distanzsteg
6: Designblende
7: Kühlblech
8: Anordnungs- und Kopplungsfläche
9: LED
10: Reflektor
11: Lufteinlassöffnung
12: Luftauslassöffnung
13: Luftzirkulationsspalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10258623 A1 [0002]
- DE 102004017454 A1 [0003]
- DE 10346070 A1 [0004]
- DE 102004046764 A1 [0005]

Claims

Fahrzeugleuchte mit wenigstens einer LED als Lichtquelle, mit einem Leuchtengehäuse, das die Lichtquelle, wenigstens ein optisches Mittel zur Erzeugung eines Lichtbündels, eine eine Lichtaustrittsöffnung verschließende Abdeckscheibe und eine im Bereich zwischen dem optischen Mittel und der Abdeckscheibe angeordnete Designblende sowie eine Kühleinrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in die Designblende (6) ein Kühlkörper (7) als Kühleinrichtung integriert ist, der im Sichtbereich bündig mit der Oberfläche der Designblende (6) abschließt, wobei der Kühlkörper (7) zugleich die LED (9) trägt und thermisch mit dieser gekoppelt ist.
Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper ein Kühlblech (7) ist.
Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Reflektor (10) aufweist, und dass die Designblende (6) derart gestaltet ist, dass diese mit dem integrierten Kühlkörper (7) reflektorseitig eine Anordnungsfläche (8) für die LED (9) bildet.
Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (7) bis in den Bereich der Abdeckscheibe (3) erstreckt ist.
Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (7) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
Fahrzeugleuchte nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Designblende (6) Bestandteil eines Blendrahmens (2) ist.
Fahrzeugleuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Blendrahmen (2) Mittel zur Belüftung des Gehäuseinneren angeordnet sind, und dass zwischen dem Blendrahmen (2) und der Abdeckscheibe (3) ein Luftzirkulationsspalt (13) ausgebildet ist.