-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, der ein Gehäuse mit einer durch eine Abdeckscheibe verschlossenen Lichtaustrittsöffnung und mindestens ein in dem Gehäuse angeordnetes Lichtmodul zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung vor dem Fahrzeug umfasst. Das Lichtmodul weist dabei mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden des Lichts zur Erzeugung einer Lichtverteilung auf. Die mindestens eine Lichtquelle steht zumindest mittelbar mit einem elektrothermischen Wandler in Verbindung. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Variation der Temperatur in einem Innenraum eines Gehäuses eines Kraftfahrzeugscheinwerfers.
-
Kraftfahrzeugscheinwerfer weisen heutzutage üblicherweise keine explizite Heizvorrichtung auf, um die Abdeckscheibe vereister oder zugeschneiter Scheinwerfer abzutauen. Derzeit wird die Abwärme während des Betriebs einer Lichtquelle des Scheinwerfers genutzt, um den Innenraum des Scheinwerfergehäuses zu erwärmen. Dadurch wird ein Warmluftstrom im Inneren des Gehäuses erzeugt, der zumindest über einen Teil einer Innenseite der Abdeckscheibe streicht, diese erwärmt und so von Eis, Schnee und Feuchtigkeit befreit. Zur Unterstützung dieses Prozesses sind allenfalls Lüftereinrichtungen in dem Scheinwerfer vorgesehen, die den Warmluftstrom fördern oder bewirken. Bei niedrigen Außentemperaturen und/oder Lichtquellen, die nur wenig Abwärme erzeugen, kann es jedoch erforderlich sein, zusätzliche Heizmittel in dem Gehäuse des Scheinwerfers vorzusehen, um einen ausreichend warmen Luftstrom zum Auftauen bzw. Entfeuchten der Abdeckscheibe zu erzielen.
-
Scheibenreinigungsanlagen könnten hierbei beispielsweise helfen, sind aber in ihrer Wirkung begrenzt, zu teuer und in vielen Fahrzeugen erst gar nicht vorhanden. Lediglich für besonders leuchtstarke Scheinwerfer in Kraftfahrzeugen sind Scheibenreinigungsanlagen zur Vermeidung einer Blendgefahr gesetzlich vorgeschrieben.
-
Teilweise sind außerdem Wischblätter für Scheinwerfer vorgesehen. Auch diese sind teuer und erzielen zudem bei einer fest vereisten Abdeckscheibe keine Wirkung ohne zusätzlichen Abtauprozess. Außerdem können Wischblätter immer nur auf einer Seite der Abdeckscheibe wirken. Ein Entfernen eines Feuchtigkeitsbeschlags an der Innenseite einer Abdeckscheibe ist weder mit einem Wischsystem für Scheinwerfer noch mit einer Scheinwerferreinigungsanlage möglich.
-
Bei Scheinwerfern mit Infrarot (IR)-Lichtquellen für sogenannte Nachtsicht-Systeme kommen bekannterweise IR-Emitter zum Einsatz, deren Intensitätsmaximum auf Wellenlängen < 1000nm ausgelegt ist. In diesem Wellenlängenbereich werden Wärmestrahlen durch Wasser, Schnee oder Eis nur zu einem geringen Maße absorbiert und in Wärme umgewandelt. Zudem ist bei diesen IR-Systemen der bestrahlte Bereich der Abdeckscheibe eng begrenzt und auf die IR-Funktion beschränkt, d.h. der Bereich eines Abblendlichts wird von den wärmenden IR-Strahlen nicht erfasst.
-
Konventionelle Scheinwerfer in Glühlampentechnik heizen sich im Betrieb so stark auf, dass zumindest ein teilweises Abtauen der Abdeckscheibe bei Frost möglich ist. Bei Scheinwerfern, die mit Gasentladungslampen, und vor allem bei Scheinwerfern, die mit Halbleiterlichtquellen betrieben werden, also mit Lichtquellen, die nur relativ wenig Abwärme erzeugen, ist ein Abtauen der Abdeckscheibe praktisch nicht möglich. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Scheinwerfer nicht über zusätzliche Lüftereinrichtungen zur Luftumwälzung in dem Gehäuse des Scheinwerfers verfügen. Deshalb müssen solche Scheinwerfer vor Fahrtbeginn zum Beispiel von Hand von Eis und/oder Schnee befreit werden, was aber üblicherweise nur nachlässig beziehungsweise unvollständig erfolgt, so dass ein Lichtaustritt im Regelfall nach wie vor beeinträchtigt ist. Eine Innenseite der Abdeckscheibe kann dabei manuell überhaupt nicht von Feuchtigkeit und Eis befreit werden.
-
Bei starkem Schneefall oder allgemein einer Wasserbeaufschlagung bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen können selbst während der Fahrt die Scheinwerfer ganz oder teilweise vereisen und/oder von Schnee zugedeckt werden. Die infolgedessen geringe Lichtdurchlässigkeit der Abdeckscheibe bzw. die Streuung des hindurchtretenden Lichts und die daraus resultierende schlechte Ausleuchtung des Bereichs vor dem Fahrzeug stellt ein erhöhtes Sicherheitsrisiko beziehungsweise Gefährdungspotential dar.
-
Eine zuverlässige Abhilfe kann nur durch eine in dem Gehäuse des Scheinwerfers angeordnete zusätzliche Heizung erzielt werden. So sind beispielsweise aus der
US 7,553,053 B2 und der
US 2010/0008099 A1 Scheinwerfer bekannt, bei denen Heizdrähte an oder in der Abdeckscheibe des Scheinwerfers vorgesehen sind. Ein Abtauen der Abdeckscheibe durch eine zusätzliche Heizung mittels Heizdrähten ist allerdings nachteilig für das Design der Abdeckscheibe und des Scheinwerfers, da die Heizdrähte von außen sichtbar sind und außerdem bei einem Lichtdurchtritt störend wirken können. Zudem sind zum Aufbringen der Heizdrähte aufwändige Verfahren notwendig, die relativ hohe Kosten verursachen.
-
Ferner ist aus der
DE 10 2004 025 623 A1 ein Scheinwerfer bekannt, bei dem in dem Scheinwerfergehäuse ein Wärmetauscher angeordnet ist, der mit der Umgebung außerhalb des Scheinwerfergehäuses in Verbindung steht. Der Wärmetauscher dient zur Erzeugung eines besseren Wärmeübergangs zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Gehäuses zu erzielen. Es ist erwähnt, den Wärmetauscher sowohl zum Kühlen als auch zu Erwärmen des Innenraums des Gehäuses des Scheinwerfers einzusetzen. Da es sich bei einem Wärmetauscher um eine passives Element handelt, kann dieses jedoch immer nur einen Temperaturausgleich zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung bewirken. Deshalb eignet sich der Wärmetauscher insbesondere zum Kühlen des Innenraums, wenn dort bspw. 120°C herrschen und die Umgebung eine Temperatur von bspw. 15°C aufweist. Es ist jedoch nicht möglich, bei Außentemperaturen von bspw. unter 0°C mit dem Wärmetauscher den Innenraum des Scheinwerfergehäuses zu erwärmen, um so die Abdeckscheibe aufzutauen.
-
Die
US 2009/0168429 A1 zeigt ein Lichtmodul mit Halbleiterlichtquellen, bei dem zwischen einem Trägerelement für die Halbleiterlichtquellen und einem Kühlkörper ein elektrothermischer Wandler zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Trägerelement und dem Kühlkörper und damit zur besonders effizienten Kühlung der Halbleiterlichtquellen angeordnet ist. Der elektrothermische Wandler leitet bei einer Strombeaufschlagung Abwärme, die von den Halbleiterlichtquellen während des Betriebs erzeugt und auf das Trägerelement übertragen wird, besonders gut an den Kühlkörper weiter. Diese Druckschrift beschränkt sich auf das besonders effiziente Kühlen der Halbleiterlichtquellen. Das Erzeugen von Wärme und Aufheizen des Innenraums des Scheinwerfergehäuses wird nicht erwähnt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abdeckscheibe eines Scheinwerfers möglichst effektiv und designoptimiert abzutauen beziehungsweise zu enteisen. Der Aufwand und die Kosten sollen dabei möglichst gering gehalten werden.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Scheinwerfer der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Scheinwerfer Mittel zum Ansteuern des elektrothermischen Wandlers derart aufweist, dass der elektrothermische Wandler Wärme in Richtung der mindestens einen Lichtquelle abgibt, so dass die Temperatur in einem Innenraum des Gehäuses des Scheinwerfers ansteigt.
-
Der elektrothermische Wandler kann beispielsweise durch ein Peltier-Element realisiert sein und funktioniert derart, dass ein Strom durch zwei Kontaktstellen zweier unterschiedlicher Halbleiterelemente geleitet wird. Dadurch wird auf einer ersten Seite des Peltier-Elements, auf der ein Kühlkörper angeordnet sein kann, Wärmeenergie aufgenommen (Kühlung) und auf einer zweiten Seite des Peltier-Elements, auf der die mindestens einen Lichtquelle des Lichtmoduls angeordnet ist, wieder abgegeben (Erwärmung). Die im Inneren des Scheinwerfergehäuses abgegebene Wärme führt zu einem Aufheizen des Innenraums, in der Folge zu einer Warmluftzirkulation zumindest teilweise entlang der Innenseite der Abdeckscheibe und schließlich zu einem Auftauen und/oder Entfeuchten der Abdeckscheibe. Zur Steuerung und/oder Verbesserung der Warmluftzirkulation können in dem Gehäuse Luftleitbleche bzw. eine oder mehrere Lüftereinrichtungen vorgesehen sein.
-
Das Aufheizen des Innenraums des Scheinwerfergehäuses funktioniert selbst bei sehr geringen Außentemperaturen, da es sich bei dem elektrothermischen Wandler um ein aktives Element handelt, das mittels des elektrischen Stroms läuft. Der elektrothermische Wandler kann den Innenraum des Gehäuses wesentlich effizienter Aufheizen als bspw. ein herkömmlicher Heizdraht, weil bei dem elektrothermischen Wandler nicht nur elektrische Energie in Wärme umgewandelt wird, sondern zusätzlich noch Wärme aus der Umgebung abgezogen und in den Innenraum des Gehäuses geleitet wird.
-
Die erwärmte Luft im Gehäuseinneren gelangt durch Luftzirkulation auch an die Abdeckscheibe und wird bei Bedarf dazu genutzt, die Abdeckscheibe zu enteisen, zu enttauen und/oder zu entfeuchten. Das Erwärmen des Gehäuseinneren im Sinne der vorliegenden Erfindung kann bereits vor der Aktivierung des Scheinwerfers, d.h. bei ausgeschalteter Lichtquelle, erfolgen, bspw. unmittelbar nach dem Aktivieren der Fahrzeugzündung. In diesem Fall wird die gesamte zum Auftauen bzw. Entfeuchten der Abdeckscheibe erforderliche Wärmemenge durch den elektrothermischen Wandler erzeugt. Es ist aber auch denkbar, dass das Erwärmen des Gehäuseinneren bei aktiviertem Scheinwerfers, d.h. bei eingeschalteter Lichtquelle, erfolgt. In diesem Fall stellt der elektrothermische Wandler eine zusätzliche Wärmemenge zur Verfügung, die neben der Abwärme der Lichtquelle zum Erwärmen des Innenraums des Scheinwerfergehäuses genutzt werden kann. Durch die von dem elektrothermischen Wandler zusätzlich zur Verfügung gestellte Wärme kann der Auftauprozess der Abdeckscheibe deutlich beschleunigt werden.
-
Durch die vorliegende Erfindung wird eine durch Eis, Schnee oder Tau verschlechterte Lichtdurchlässigkeit der Abdeckscheibe besonders rasch, vorzugsweise noch vor dem Einschalten des Scheinwerfers, beseitigt und damit selbst bei besonders niedrigen Außentemperaturen ein möglicherweise entstehendes Sicherheitsrisiko für den Fahrer des Fahrzeugs und andere Verkehrsteilnehmer minimiert.
-
Während des Betriebs des Scheinwerfers kann es aufgrund der Abwärme der mindestens einen Lichtquelle zu einer so hohen Erwärmung des Innenraums des Scheinwerfergehäuses kommen, dass die Funktionsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Lichtquelle und anderer Bauteile des Scheinwerfers beeinträchtigt werden könnte. In diesem Fall kann der elektrothermische Wandler umgepolt angesteuert werden, so dass er – nachdem er zu Beginn des Scheinwerferbetriebs den Innenraum aufgewärmt hat – nun Wärme aus dem Gehäuseinneren abtransportiert. Der elektrothermische Wandler wird erfindungsgemäß also als multifunktionale Temperaturvariationseinrichtung für die Temperatur im Innenraum des Gehäuses eingesetzt und betrieben. Durch die multifunktionale Nutzung des elektrothermischen Wandlers können die Anzahl der zu verwendenden Bauteile im Scheinwerfer sowie das Gewicht und letztendlich auch die Kosten des Scheinwerfers reduziert werden.
-
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der elektrothermische Wandler derart angesteuert bzw. betrieben wird, dass die Temperatur im Gehäuseinneren auf einen vorgebbaren Temperaturwert geregelt oder gesteuert wird. In einem einfachen Fall kann eine entsprechende Regeleinrichtung des Scheinwerfers als ein Zweipunktregler ausgebildet sein, die den elektrothermischen Wandler bis zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur, bspw. 80°C, so ansteuert bzw. betreibt, dass er Wärme an den Innenraum des Gehäuses abgibt, und ihn nach Überschreiten oder Erreichen des vorgegebenen Temperaturwerts so ansteuert bzw. betreibt, dass er Wärme aus dem Innenraum des Gehäuses abführt.
-
Die mindestens eine Lichtquelle des Lichtmoduls des Scheinwerfers umfasst mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode (LED).
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle auf einem Trägerelement angeordnet ist und dass der elektrothermische Wandler mit dem Trägerelement thermisch in Verbindung steht, wobei die Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers zu einer mittelbaren Erwärmung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle über das Trägerelement führt. Da das Trägerelement in der Regel wesentlich größere Flächenabmessungen aufweist als die Halbleiterlichtquelle, ist es somit möglich, dass auf diese Weise großflächig Wärme an den Innenraum des Gehäuses abgegeben werden kann.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle zumindest mittelbar auf einem Kühlkörper angeordnet ist. Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Kühlkörper zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers angeordnet ist. So kann der elektrothermische Wandler Wärme von außerhalb des Scheinwerfergehäuses in den Innenraum leiten und umgekehrt Wärme aus dem Innenraum an die Umgebung abführen.
-
Der elektrothermische Wandler ist vorzugsweise zwischen dem Trägerelement der Halbleiterlichtquellen und dem Kühlkörper angeordnet. Er kann als ein flaches Element mit einer flächigen Erstreckung ausgebildet sein. Die Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers kann von einem Steuergerät des Scheinwerfers übernommen werden, in das die entsprechenden Funktionen integriert wurden. Es ist aber auch denkbar, dass die Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers mittels eines separaten Steuergeräts erfolgt, in das die entsprechenden Funktionen integriert sind. Zur Realisierung einer Temperaturregelung im Gehäuseinneren mittels des elektrothermischen Wandlers muss im Inneren des Gehäuses ein Temperatursensor vorhanden sein, um den Temperatur-Istwert als Rückkopplung der Regeleinrichtung zur Verfügung stellen zu können. Auch die Steuerung und/oder Regelung der Temperatur im Gehäuseinneren kann in das Steuergerät zur Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers integriert sein.
-
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Erwärmung des Innenraums des Scheinwerfergehäuses durch den elektrothermischen Wandler in dem Gehäuse einen zumindest teilweise entlang einer Innenseite der Abdeckscheibe verlaufenden Warmluftstrom bewirkt. Der zirkulierende Warmluftstrom erwärmt die Abdeckscheibe gezielt von innen und kann somit der Enteisung beziehungsweise Enttauung der Abdeckscheibe dienen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuse des Scheinwerfers eine Lüftereinrichtung angeordnet ist, die in dem Gehäuse des Scheinwerfers einen zumindest teilweise entlang einer Innenseite der Abdeckscheibe verlaufenden Warmluftstrom bewirkt oder fördert. Die Lüftereinrichtung kann während des Betriebs des Scheinwerfers bzw. der mindestens einen Lichtquelle ständig in Betrieb sein, oder aber temperaturgesteuert betrieben werden. Erfindungsgemäß kann die Lüftereinrichtung sogar bei ausgeschaltetem Scheinwerfer durch eine entsprechende Ansteuerung betrieben werden, um die von dem elektrothermischen Wandler in den Innenraum des Scheinwerfers transportierte Wärme im Gehäuseinneren verteilen zu können, selbst wenn der Scheinwerfer noch nicht in Betrieb ist. Auch die Ansteuerung der Lüftereinrichtung kann in das Steuergerät zur Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers integriert sein.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei können die angegebenen Merkmale auch einzeln und in beliebiger, auch von der beschriebenen und dargestellten Kombination abweichenden Kombinationen Gegenstand der Erfindung sein. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
-
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
-
3 eine Sicht auf ein Lichtmodul eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers;
-
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers in einer dritten bevorzugten Ausführungsform mit dem Lichtmodul aus 3;
-
5 eine perspektivische Ansicht auf ein Lichtmodul eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers;
-
6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers in einer vierten bevorzugten Ausführungsform mit dem Lichtmodul aus 5; und
-
7 eine perspektivische Ansicht auf ein Lichtmodul eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers 10 eines Kraftfahrzeugs mit einem Lichtmodul 12 in einer ersten Ausführungsform. Der Scheinwerfer 10 umfasst ein Gehäuse 14 mit einer durch eine Abdeckscheibe 16 verschlossenen Lichtaustrittsöffnung. Das Lichtmodul 12 ist in dem Gehäuse 14 angeordnet und dient zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, beispielsweise einer Abblendlicht- oder Fernlichtverteilung oder einer beliebigen anderen Lichtverteilung, bspw. einer adaptiven Lichtverteilung, vor dem Fahrzeug. Das Lichtmodul 12 kann als ein Reflexionsmodul oder als ein Projektionsmodul ausgebildet sein. In dem Gehäuse 14 könnten auch noch weitere Lichtmodule (in 1 nicht dargestellt) angeordnet sein, wobei die Lichtmodule auch zur Realisierung von Leuchtenfunktionen, wie beispielsweise eines Blinklichts, eines Positionslichts und/oder eines Tagfahrlichts, ausgebildet sein können.
-
Das Lichtmodul 12 weist mindestens eine Lichtquelle 18 zum Aussenden des Lichts zur Erzeugung der Lichtverteilung auf, die in dem dargestellten Beispiel als eine Halbleiterlichtquelle, vorzugsweise als eine Leuchtdiode (LED), ausgebildet ist. Selbstverständlich könnte die Lichtquelle auch als eine beliebig andere Lichtquelle ausgebildet sein, bspw. eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe. Zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung weist das Lichtmodul 12 üblicherweise zusätzlich eine Primäroptik, zum Beispiel einen Reflektor oder eine für die LEDs 18 zugeschnittene TIR (Total Internal Reflection)-Vorsatzoptik zum Bündeln des von der Halbleiterlichtquelle 18 ausgesandten Lichts auf (nicht dargestellt). Außerdem kann das Lichtmodul 12 auch eine Sekundäroptik, zum Beispiel in Form einer Sammellinse oder eines Reflektors, im Strahlengang des ausgesandten Lichts aufweisen, welche das gebündelte Licht zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung vor dem Fahrzeug nach vorne, insbesondere auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug, projiziert. Ferner kann im Lichtmodul 12 auch eine Blendenanordnung im Strahlengang des gebündelten Lichts vorgesehen sein, um eine abgeblendete Lichtverteilung mit einer horizontalen Hell-Dunkelgrenze, wie beispielsweise Abblendlicht oder Nebellicht, zu erzeugen.
-
Im Lichtmodul 12 ist die LED 18 auf einem Trägerelement 20 angeordnet. Das Trägerelement 20 ist bspw. als eine Leiterplatte (PCB – Printed Circuit Board) ausgebildet. Die LED 18 ist auf dem Trägerelement 20 befestigt und über darauf ausgebildete Leiterbahnen kontaktiert. Es können auch mehrere LEDs 18 auf dem Trägerelement 20 angeordnet sein. Auch mehrere Trägerelemente 20 mit jeweils mindestens einer LED 18 können in dem Lichtmodul 12 vorgesehen sein. Das in 1 dargestellte Trägerelement 20 ist auf einem elektrothermischen Wandler 22, beispielsweise in Form eines Peltier-Elements, angeordnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung überragt das Peltier-Element 22 das Trägerelement 20.
-
Ein Peltier-Element ist ein elektronisches Bauelement, das an zwei Kontaktstellen zweier unterschiedlicher Halbleiterelemente basierend auf dem Peltier-Effekt bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss zwischen den beiden Kontaktstellen erzeugt. Dadurch wird zum Beispiel beim Anlegen einer Betriebsspannung (Gleichspannung) und Stromfluss auf einer ersten Seite, die durch das erste Halbleiterelement gebildet wird, Wärmeenergie aufgenommen (Kühlung) und auf einer zweiten Seite, die durch das zweite Halbleiterlichtelement gebildet wird, wieder abgegeben (Erwärmung). Durch Umpolen der Betriebsspannung ist die kühlende Seite mit der wärmenden Seite des Peltier-Elements vertauschbar. Das Peltier-Element ist auch unter der Bezeichnung TEC (Thermoelectric Cooler) bekannt. In dem Lichtmodul 12 wird die Betriebsspannung über zwei elektrische Leitungen 24 an das Peltier-Element 22 angeschlossen.
-
Das Peltier-Element 22 ist auf einem Kühlkörper 26 mit Kühlrippen 28 angeordnet. Selbstverständlich könnte auch ein Kühlkörper 26 ohne Kühlrippen verwendet werden. Das Peltier-Element 22 ist also zwischen dem Trägerelement 20 und dem Kühlkörper 26 angeordnet und kann durch entsprechende Bestromung den Temperaturübergang zwischen dem Trägerelement 20 und dem Kühlkörper 26 steuern. Im Bereich der Abdeckscheibe 16 ist im Gehäuse 14 zusätzlich eine Lüftereinrichtung 30 vorgesehen. Die Einbauposition der Lüftereinrichtung 30 im Gehäuse 14 kann nahezu beliebig gewählt werden. Sie sollte so gewählt werden, dass durch die Lüftereinrichtung 30 in dem Scheinwerfergehäuse 14 eine Luftzirkulation 34 aktiv gefördert bzw. erzeugt wird, die auch entlang zumindest eines Teils der Innenseite der Abdeckscheibe 16 verläuft. Die Lüftereinrichtung 30 ist vorzugsweise bei einer Sicht von außen in den Scheinwerfer 10 nicht sichtbar und beispielsweise durch eine Zier- oder Abdeckblende (nicht dargestellt) verdeckt.
-
Der durch die Lüftereinrichtung 30 erzeugbare Luftstrom wird zur aktiven Enteisung bzw. Enttauung oder Entfeuchtung der Abdeckscheibe 16 genutzt. Dazu wird am Peltier-Element 22 der Betriebsstrom derart angelegt, dass die wärmende Seite des Peltier-Elements 22 das Trägerelement 20 erwärmt. Dies ist insbesondere bei Kälte oder Frost und noch ausgeschaltetem Scheinwerfer 10 vorteilhaft, da sich dabei besonders leicht Eis, Schnee, Regentropfen oder Tau auf der Abdeckscheibe 16 absetzen kann. Die Enteisung des Scheinwerfers 10 durch entsprechende Bestromung des Peltier-Elements 22 kann unmitelbar vor dem Betrieb des Kraftfahrzeugs (z.B. zusammen mit der Aktivierung einer Standheizungsfunktion des Fahrzeugs) und/oder dem Einschalten des Lichtmoduls 12 bzw. des Scheinwerfers 10 aktiviert werden (z.B. zusammen mit der Aktivierung des Fahrzeugmotors).
-
Die vorliegende Erfindung funktioniert wie folgt:
Vorzugsweise bei ausgeschalteter LED 18, aber auch bei eingeschalteter LED 18, wird ein Betriebsstrom am Peltier-Element 22 derart angelegt, dass über die der LED 18 zugewandte Seite des Peltier-Elements 22 Wärme abgegeben wird. Diese wärmt den Innenraum des Gehäuses 14 auf, so dass sich eine Warmluftzirkulation ergibt, die auch entlang der Abdeckscheibe 16 verläuft. Die Warmluft wärmt die Abdeckscheibe 16 und die darauf befindlichen Ablagerungen (Eis, Schnee, Regen, Tau) und entfernt diese. Es ist denkbar, dass die Temperatur im Inneren des Gehäuses 14 auf einen vorgebbaren Temperaturwert gesteuert oder geregelt wird, so dass bei steigender Temperatur nach Erreichen oder Überschreiten des Temperaturwerts die Heizfunktion des Peltier-Elements 22 reduziert oder beendet wird. Nach einem Unterschreiten oder Erreichen des Temperaturwerts bei sinkender Temperatur kann die Heizfunktion des Peltier-Elements 22 wieder erhöht oder aktiviert werden. Die Luftzirkulation kann mittels der Lüftereinrichtung 30 bei Bedarf verstärkt bzw. überhaupt erst ermöglicht werden. In dem Gehäuse 14 können Luftleitbleche (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um den Verlauf des Warmluftstroms zu lenken. Auf diese Weise ist ein Enttauen des Scheinwerfers 10 bzw. der Abdeckscheibe 16 auch bei ausgeschaltetem Lichtmodul 12 bzw. Scheinwerfer 10 möglich. Außerdem kann die Erfindung das Enttauen nach dem Einschalten des Lichtmoduls 12 bzw. des Scheinwerfers 10 deutlich beschleunigen bzw. überhaupt erst ermöglichen (bspw. wenn die Abwärme der LEDs 18 alleine zum Auftauen der Abdeckscheibe 16 nicht ausreicht).
-
Die Heizfunktion des Peltier-Elements 22 und/oder die Lüftereinrichtung 30 kann auf beliebige Weise aktiviert werden. Dies kann bspw. unabhängig von einer Aktivierung der LED 18 oder in Abhängigkeit davon erfolgen. Ebenso kann die Aktivierung temperatur- oder zeitabhängig erfolgen. Ferner ist es denkbar, die Aktivierung mit dem Einschalten der Zündung des Fahrzeugs, mit dem Einschalten einer Fahrzeugstandheizung oder mit einem Zugang zum Fahrzeuginnenraum durch einen Fahrer zu kombinieren. Das Peltier-Element 22 und die Lüftereinrichtung 30 können unabhängig voneinander angesteuert werden. Die Heizfunktion des Peltier-Elements 22 kann bspw. nach einer bestimmten Zeitdauer seit dem Aktivieren der Heizfunktion oder seit dem Einschalten der LED 18 oder aber nach dem Erreichen einer vorgebbaren Grenztemperatur im Gehäuseinneren ausgeschaltet werden.
-
Das Peltier-Element 22 kann auch bei eingeschaltem Scheinwerfer 10 bzw. eingeschalteter LED 18 weiter betrieben werden. Dabei kann es erforderlich sein, das Peltier-Element 22 nicht zum Heizen, sondern zum Kühlen des Innenraums des Gehäuses 14 einzusetzen. Dazu wird es in umgepolter Richtung mit einem Betriebsstrom beaufschlagt. In diesem Fall wirkt die zum Trägerelement 20 zeigende Seite des Peltier-Elements 22 kühlend. Dadurch kann eine Überhitzung der auf dem Trägerelement 20 angeordneten Bauteile, insbesondere der LED 18, vermieden werden. Auch in diesem Betriebsmodus kann die Temperatur in dem Gehäuse 14 durch geeignete Ansteuerung des Peltier-Elements 22 auf einen vorgebbaren Temperaturwert gesteuert oder geregelt werden, indem das Peltier-Element 22 mehr oder weniger Wärme aus dem Gehäuseinneren abtransportiert. Es ist sogar denkbar, das Peltier-Element 22 so zu betreiben, dass es zur Konstanthaltung der Innentemperatur des Gehäuses 14 zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus umgeschaltet wird.
-
Bei der Ausführungsform aus 1 kann von beliebiger Stelle außerhalb des Scheinwerfergehäuses 14 Wärme in das Gehäuseinnere zugeführt werden. Die Wärme kann bspw. von benachbarten Scheinwerfern oder Leuchten, von dem Fahrzeugmotor, von einer Fahrzeugstandheizung etc. kommen. Die in das Innere des Gehäuses 14 geführte Wärme wird durch das Peltier-Element 22 gezielt an eine Stelle geführt, wo sie über den Luftstrom 34 besonders wirksam und effizient im Gehäuseinneren zirkuliert. Die an eine beliebige Stelle im Gehäuse zugeführte Wärme wird durch das Peltier-Element 22 also gezielt an eine in der Luftzirkulation 34 angeordnete Stelle im Inneren des Gehäuses 14 geleitet. Entsprechendes gilt auch für die Kühlfunktion, wobei dann durch das Peltier-Element 22 gezielt Wärme aus der Warmluftzirkulation 34 entnommen und an eine Stelle im Gehäuseinneren geleitet wird, wo die Wärme besonders gut an die äußere Umgebung des Scheinwerfers 10 abgegeben werden kann. So wäre es bspw. denkbar, dass die erwärmte Luft über im Scheinwerfergehäuse 14 sowieso vorhandene Belüftungsöffnungen (nicht dargestellt) nach Außen entweicht. Das Peltier-Element 22 führt die abzutransportierende Wärme aus der Luftzirkulation 34 genau vor diese Belüfungsöffnungen. Im Ergebnis ergibt sich so eine besonders wirksame und effizient Heizung bzw. Kühlung des Scheinwerfers 10.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Scheinwerfers 10 mit dem Lichtmodul 12 gemäß einer anderen Ausführungsform. Wesentlicher Unterschied zum Scheinwerfer 10 aus 1 ist, dass durch den Wärmetauscher ein zusätzliches Kühlmedium durch die Zuführung 29 geleitet wird. Der Behälter für das Kühlmediums kann sich innerhalb oder außerhalb des Scheinwerfergehäuses 14 befinden. Ansonsten arbeitet der Scheinwerfer aus 2 gemäß den Ausführungen zum Scheinwerfer 10 aus 1.
-
3 zeigt ein Lichtmodul 12 in einer Ansicht von unten. In dem Lichtmodul 12 ist zum Abtransport der Abwärme der LED 18 unmittelbar am Peltier-Element 22 die Lüftereinrichtung 30 angeordnet. Auf einen Kühlkörper 26 kann so verzichtet werden bzw. dieser kann kleiner und leichter dimensioniert werden. Auch in dieser Ausführungsform kann im Heizmodus über die Lüftereinrichtung 30 Wärme aus der Umgebung aufgenommen werden und über das Peltier-Element 22 auf das Trägerelement 20 übertragen und von dort an den Innenraum des Gehäuses 14 abgegeben werden.
-
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform nach einem Einbau in einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer 10. Wie ersichtlich, ist das Lichtmodul 12 bei im Fahrzeug eingesetztem Scheinwerfer 10 im Bereich einer Bodenfläche des Scheinwerfergehäuses, also im unteren Bereich des Scheinwerfers 10, angeordnet. Die Lüftereinrichtung 30 weist einen Verlängerungskanal 32 auf, der die von der Lüftereinrichtung 30 bewegte Luft in den Bereich der Abdeckscheibe 16 leitet. Die resultierende Luftströmung ist durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 34 angedeutet.
-
Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Lichtmodul 12 in einer anderen Ausführungsform. Dem Lichtmodul 12 von 5 ist keine Lüftereinrichtung 30 zugeordnet, die eine Luftzirkulation im Gehäuse 14 anregen oder fördern könnte. 6 zeigt das Lichtmodul 12 aus 5 in einer möglichen Einbauvariante in einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie ersichtlich, ist das Lichtmodul 12 in einer Bodenwandung des Gehäuses 14 eingelassen, so dass der Kühlkörper 26 zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses 14 angeordnet ist. Das Peltier-Element 22, das Trägerelement 20 und die LED 18 sind innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet, wobei das Peltier-Element 22 zumindest teilweise auch außerhalb des Gehäuses 14 angeordnet sein könnte. Dies hat den Vorteil, dass das Peltier-Element 22 über den Kühlkörper 26 Wärme von der Umgebungsluft außerhalb des Gehäuses 14 entnehmen und in das Innere des Gehäuses 14 leiten kann. Zum Enteisen beziehungsweise zum Enttauen der Abdeckscheibe 14 wird die LED 18 mitsamt des Trägerelements 20 durch die wärmende Seite des Peltier-Elements 22 aufgeheizt. Dadurch entsteht im Gehäuse 14 ein zirkulierender Warmluftstrom 34, der auch an der Abdeckscheibe 16 vorbeiströmt und dabei die Abdeckscheibe 16 ohne zusätzliche Einrichtungen – also passiv – enteisen beziehungsweise enttauen kann. Luftleitbleche (nicht dargestellt) können den Warmluftstrom 34 so steuern, dass er in gewünschter Weise entlang der Innenseite der Abdeckscheibe 16 verläuft und gewünschte Bereiche der Abdeckscheibe 16 überstreicht und erwärmt. Auch in dieser Ausführungsform kann durch Umpolung des Betriebsstroms des Peltier-Elements 22 das Trägerelement 20 mitsamt der LED 18 bei Bedarf gekühlt werden.
-
7 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Lichtmodul 12 in einer anderen Ausführungsform, die Ähnlichkeit zu der Ausführungsform der 2 aufweist. Das Lichtmodul 12 weist einen abgeschlossenen Kühlkörper 26 auf, der im Innern ein Kühlmedium aufweist (nicht sichtbar). Der Kühlkörper 26 weist eine Öffnung 36 auf, durch die Luft in das Innere des Kühlkörpers 26 geleitet werden kann und somit das Kühlmedium um- oder durchströmt. Nach einem Austritt der Luft aus dem Innern des Kühlkörpers (nicht sichtbar) wird eine Luftzirkulation 34 im Gehäuse 14 aktiv angeregt, die einer Enteisung beziehungsweise Enttauung der Abdeckscheibe 16 dient. Dabei wird Wärme, die durch die wärmende Seite des Peltier-Elements 22 erzeugt wird, an die zirkulierende Luft 34 abgegeben. Die Öffnung 36 könnte auch ein Anschluss für ein externes Kühlmedium sein, welches den Kühlkörper 26 durchströmt. Über das Peltier-Element 22 kann gezielt Wärme aus dem Kühlmedium bzw. dem Kühlkörper 26 entnommen und zum Erwärmen der Luftzirkulation 34 dem Trägerelement 20 zugeführt werden, das in dem Luftstrom 34 angeordnet ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 7553053 B2 [0008]
- US 2010/0008099 A1 [0008]
- DE 102004025623 A1 [0009]
- US 2009/0168429 A1 [0010]