DE102018114765A1

DE102018114765A1 - Motor vehicle headlamps

Info

Publication number: DE102018114765A1
Application number: DE102018114765.1A
Authority: DE
Inventors: Johann Steinkellner
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-24
Also published as: CN110617457A

Abstract

Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) mit einem Scheinwerfergehäuse (2), in welchem Scheinwerfergehäuse (2) zumindest ein Lichtmodul (3) angeordnet ist, wobei das Lichtmodul (3) ein Leuchtmittel (4) aufweist, und zumindest einem Kühlelement (7), welches dazu vorgesehen ist, dem Lichtmodul (3) Wärme zu entziehen, wobei das Kühlelement (7) an dem Scheinwerfergehäuse (2) derart angeordnet ist, dass die dem Lichtmodul (3) entzogene Wärme außerhalb des Scheinwerfergehäuses (2) abgegeben wird, wobei das Kühlelement (7) von dem Lichtmodul (3) beabstandet angeordnet, und über eine Verbindungsvorrichtung (11) mit dem Lichtmodul (3) verbunden ist, wobei die Verbindungsvorrichtung (11) wärmeleitend ist.Motor vehicle headlight (1) with a headlight housing (2), in which headlight housing (2) at least one light module (3) is arranged, the light module (3) having a lamp (4), and at least one cooling element (7), which is provided for this purpose is to extract heat from the light module (3), the cooling element (7) being arranged on the headlight housing (2) in such a way that the heat extracted from the light module (3) is emitted outside the headlight housing (2), the cooling element (7 ) arranged at a distance from the light module (3) and connected to the light module (3) via a connecting device (11), the connecting device (11) being thermally conductive.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Scheinwerfergehäuse, in welchem Scheinwerfergehäuse zumindest ein Lichtmodul angeordnet ist, wobei das Lichtmodul ein Leuchtmittel aufweist, und zumindest einem Kühlelement, welches dazu vorgesehen ist, dem Lichtmodul Wärme zu entziehen, wobei das Kühlelement an dem Scheinwerfergehäuse derart angeordnet ist, dass die dem Lichtmodul entzogene Wärme außerhalb des Scheinwerfergehäuses abgegeben wird.The invention relates to a motor vehicle headlight with a headlight housing, in which headlight housing at least one light module is arranged, the light module having a light source, and at least one cooling element which is provided to extract heat from the light module, the cooling element being arranged on the headlight housing in this way that the heat extracted from the light module is emitted outside the headlight housing.

Bei den im Stand der Technik offengelegten typischen Kraftfahrzeugscheinwerfern (wie beispielsweise in der WO 2015/024839 A1 gezeigt) bei welchen das Lichtmodul als Leuchtmittel beispielsweise Leuchtdioden, Laserdioden, DLP (Digital Light Processing) Elemente o.Ä. aufweist, muss eine entsprechende Kühlung des Leuchtmittels erfolgen. Dazu ist üblicherweise ein Kühlelement, welches an dem Lichtmodul befestigt ist, vorgesehen. Als Kühlelement werden beispielsweise Peltier-Elemente oder Kühlkörper mit Kühllamellen verwendet, wobei bei der Verwendung eines Kühlkörpers mit Kühllamellen häufig ein zusätzliches Gebläse einen Luftstrom in Richtung der Kühllamellen leitet.In the case of the typical motor vehicle headlights disclosed in the prior art (for example in the WO 2015/024839 A1 shown) in which the light module as a light source, for example light emitting diodes, laser diodes, DLP (Digital Light Processing) elements or the like. appropriate cooling of the illuminant must take place. For this purpose, a cooling element, which is attached to the light module, is usually provided. Peltier elements or heat sinks with cooling fins are used as the cooling element, for example, when using a heat sink with cooling fins, an additional fan often guides an air flow in the direction of the cooling fins.

Nachteiligerweise werden durch das Anbringen eines Kühlkörpers an dem Lichtmodul einerseits das Gewicht und andererseits die Abmessungen des Lichtmoduls vergrößert, womit der Einbau des Lichtmoduls in das Scheinwerfergehäuse erschwert wird. Dadurch ist die Anbringung eines Kühlkörpers an dem Lichtmodul auch dann besonders nachteilig, wenn das Lichtmodul zur Einstellung des abgestrahlten Lichts verschwenkbar ist.Disadvantageously, attaching a heat sink to the light module increases the weight on the one hand and the dimensions of the light module on the other hand, making the installation of the light module in the headlight housing more difficult. As a result, the attachment of a heat sink to the light module is particularly disadvantageous even if the light module can be pivoted to adjust the emitted light.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, die Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw. zu beseitigen. Die Erfindung setzt sich daher insbesondere zum Ziel, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zu schaffen, bei welchem das Lichtmodul einerseits ein möglichst niedriges Gewicht und geringe Abmessungen, und andererseits eine effiziente Kühlung aufweist.The object of the present invention is therefore to alleviate or eliminate the disadvantages of the prior art. The invention therefore has the particular aim of creating a motor vehicle headlight in which the light module on the one hand has the lowest possible weight and dimensions, and on the other hand has efficient cooling.

Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a motor vehicle headlight with the features of claim 1. Preferred embodiments are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist das Kühlelement von dem Lichtmodul beabstandet angeordnet, und über eine Verbindungsvorrichtung mit dem Lichtmodul verbunden, wobei die Verbindungsvorrichtung wärmeleitend ist.According to the invention, the cooling element is arranged at a distance from the light module, and is connected to the light module via a connecting device, the connecting device being thermally conductive.

Das Lichtmodul und das Kühlelement sind in dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer berührungslos zueinander angeordnet. Durch die räumliche Trennung zwischen dem Lichtmodul und dem Kühlelement ergibt sich der Vorteil, dass das Gewicht und die Abmessungen des Lichtmoduls nicht von einem daran angebrachten Kühlkörper vergrößert werden. Das Lichtmodul ist demnach von dem Kühlkörper innerhalb des Scheinwerfergehäuses räumlich beabstandet. Mit anderen Worten sind das Lichtmodul und das Kühlelement nicht direkt miteinander verbunden, sondern indirekt mittels einer Verbindungsvorrichtung, welche im Wesentlichen zwischen dem Lichtmodul und dem Kühlelement angeordnet ist. Dabei sind vorzugsweise ein Endbereich der Verbindungsvorrichtung mit dem Lichtmodul, und ein zweiter Endbereich der Verbindungsvorrichtung mit dem Kühlelement verbunden. Vorzugsweise sind die Verbindungen zwischen dem Lichtmodul und der Verbindungsvorrichtung, und zwischen dem Kühlelement und der Verbindungsvorrichtung lösbar, wodurch ein Austausch des Kühlelements, des Lichtmoduls, und/oder der Verbindungsvorrichtung besonders einfach möglich ist. Um Wärme von dem Lichtmodul an das Kühlelement zu leiten, ist die Verbindungsvorrichtung wärmeleitend ausgebildet. Ferner sind die Kontaktstellen zwischen der Verbindungsvorrichtung und dem Lichtmodul, und zwischen der Verbindungsvorrichtung und dem Kühlelement wärmeleitend. Damit kann eine effiziente Kühlung des Lichtmoduls erfolgen, ohne dass das Kühlelement direkt an dem Lichtmodul befestigt ist. Um das Lichtmodul zu kühlen, wird die vom Lichtmodul erzeugte Wärme, welche von dem Lichtmodul über die Verbindungsvorrichtung an das Kühlelement geleitet wird, von dem Kühlelement außerhalb des Scheinwerfergehäuses abgegeben. Demnach ist das Kühlelement an dem Scheinwerfergehäuse derart angeordnet, dass die dem Lichtmodul entzogene Wärme außerhalb des Scheinwerfergehäuses abgegeben wird. Das Kühlelement weist vorzugsweise einen Kühlkörper und Kühllamellen auf, wobei die Kühllamellen im Wesentlichen außerhalb des Scheinwerfergehäuses angeordnet sind, um die Wärme an die Umgebung bzw. außerhalb des Scheinwerfergehäuses abzugeben. Mit anderen Worten ist das Kühlelement im Wesentlichen am Scheinwerfergehäuse bzw. an einer Scheinwerfergehäusewand angeordnet. Ein Abschnitt des Kühlkörpers ragt vorzugsweise in das Innere des Scheinwerfergehäuses und ist mit einem Endbereich der Verbindungsvorrichtung verbunden.The light module and the cooling element are arranged in a contactless manner in the motor vehicle headlight according to the invention. The spatial separation between the light module and the cooling element results in the advantage that the weight and the dimensions of the light module are not increased by a heat sink attached to it. The light module is therefore spatially spaced from the heat sink within the headlight housing. In other words, the light module and the cooling element are not connected directly to one another, but indirectly by means of a connecting device which is essentially arranged between the light module and the cooling element. One end region of the connecting device is preferably connected to the light module, and a second end region of the connecting device is connected to the cooling element. The connections between the light module and the connecting device and between the cooling element and the connecting device are preferably detachable, as a result of which an exchange of the cooling element, the light module and / or the connecting device is possible in a particularly simple manner. In order to conduct heat from the light module to the cooling element, the connecting device is designed to be thermally conductive. Furthermore, the contact points between the connecting device and the light module and between the connecting device and the cooling element are thermally conductive. This allows the light module to be cooled efficiently without the cooling element being attached directly to the light module. In order to cool the light module, the heat generated by the light module, which is conducted from the light module to the cooling element via the connecting device, is emitted by the cooling element outside the headlight housing. Accordingly, the cooling element is arranged on the headlight housing in such a way that the heat extracted from the light module is emitted outside the headlight housing. The cooling element preferably has a heat sink and cooling fins, the cooling fins being arranged essentially outside the headlight housing in order to dissipate the heat to the surroundings or outside the headlight housing. In other words, the cooling element is essentially arranged on the headlight housing or on a headlight housing wall. A portion of the heat sink preferably projects into the interior of the headlamp housing and is connected to an end region of the connecting device.

Vorzugsweise umfasst die Verbindungvorrichtung zumindest ein Wärmerohr (Heat Pipe). Durch die Verwendung eines Wärmerohrs wird eine besonders effiziente Wärmeübertragung zwischen dem Lichtmodul und dem Kühlelement gewährleistet, da Wärmerohre eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Ferner zeichnen sich Wärmerohre dadurch aus, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Lichtmodul und dem Kühlelement bereits bei geringen Temperaturdifferenzen von 0,5 °C - 2 °C stattfindet. Darüber hinaus sind Wärmerohre frei von bewegten Bauteilen, wodurch sie verschleiß- und wartungsarm sind, ferner arbeiten Wärmerohre im Wesentlichen geräuschlos. Als Arbeitsmedium wird bevorzugt Wasser verwendet. Um auch bei besonders niedrigen Temperaturen die Funktionsfähigkeit der Wärmerohre zu gewährleisten, kann alternativ zu Wasser ein Arbeitsmedium verwendet werden, welches bei tiefen Temperaturen noch arbeitsfähig ist (beispielsweise Methanol). Der Querschnitt des Wärmerohres kann kreisförmig, oval, abgeflacht o.Ä. sein. Der Durchmesser des Wärmerohres beträgt vorzugsweise zwischen 0,6 mm und 25 mm.The connecting device preferably comprises at least one heat pipe. The use of a heat pipe ensures a particularly efficient heat transfer between the light module and the cooling element, since heat pipes have a particularly high thermal conductivity. Furthermore, heat pipes are characterized in that heat transfer between the light module and the cooling element already takes place at small temperature differences of 0.5 ° C - 2 ° C. In addition, heat pipes are free of moving components, which means that they are low-wear and low-maintenance, and heat pipes are essentially silent. Water is preferably used as the working medium. In order to guarantee the functionality of the heat pipes even at particularly low temperatures, a working medium can be used as an alternative to water, which is still capable of working at low temperatures (e.g. methanol). The cross section of the heat pipe can be circular, oval, flattened or the like. his. The diameter of the heat pipe is preferably between 0.6 mm and 25 mm.

Um eine besonders effiziente Wärmeübertragung zwischen dem Lichtmodul und dem Kühlelement sicherzustellen, kann die Verbindungsvorrichtung zwei oder mehrere Wärmerohre umfassen, wobei die Wärmerohre vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Durch die Verwendung mehrerer Wärmerohre kann die wärmeleitende Oberfläche vergrößert werden, wodurch die Kühlung des Lichtmoduls effizienter erfolgen kann.In order to ensure a particularly efficient heat transfer between the light module and the cooling element, the connecting device can comprise two or more heat pipes, the heat pipes preferably being arranged parallel to one another. By using several heat pipes, the heat-conducting surface can be enlarged, whereby the cooling of the light module can take place more efficiently.

Bevorzugt sind die zwei oder mehreren Wärmerohre vertikal übereinanderliegend oder horizontal nebeneinanderliegend angeordnet. Damit kann die Anordnung der Wärmerohre innerhalb des Scheinwerfergehäuses möglichst platzsparend erfolgen. Besonders bevorzugt ist ein in vertikaler Richtung äquidistanter Abstand zwischen den einzelnen Wärmerohren. Sollte es aus Platzgründen vorteilhaft sein, können die zwei oder mehreren Wärmerohre auch übereinander über Kreuz angeordnet sein.The two or more heat pipes are preferably arranged vertically one above the other or horizontally next to one another. The arrangement of the heat pipes within the headlight housing can thus take place as space-saving as possible. A spacing between the individual heat pipes which is equidistant in the vertical direction is particularly preferred. Should it be advantageous for reasons of space, the two or more heat pipes can also be arranged one above the other in a cross.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Wärmerohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt. Kupfer ist vorteilhafterweise leicht verformbar, weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und ist darüber hinaus korrosionsbeständig. Vorzugsweise wird Cu-OF (unlegiertes sauerstofffreies Kupfer) verwendet, da es gegenüber sauerstoffhaltigem Kupfer eine verbesserte Wasserstoffbeständigkeit aufweist. Die Materialeigenschaften (beispielsweise Verformbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, etc.) der Wärmerohre können durch Beschichtungen oder durch die Verwendung von Kupferlegierungen weiter verbessert werden, beispielsweise Kupfer-Guss-, Kupfer-Zink-, Kupfer-Zinn-, Kupfer-Nickel-Zink-, Kupfer-Nickel- oder Kupfer-Aluminium-Legierungen. Mögliche Beschichtungsverfahren umfassen beispielsweise Nickelplatinieren, Lackieren oder Pulverbeschichten. Alternativ dazu kann das zumindest eine Wärmerohr auch aus einem Kunststoff hergestellt sein.In a preferred embodiment, the at least one heat pipe is made of copper or a copper alloy. Copper is advantageously easily deformable, has a high thermal conductivity and is also corrosion-resistant. Cu-OF (unalloyed oxygen-free copper) is preferably used, since it has improved hydrogen resistance compared to oxygen-containing copper. The material properties (for example deformability, thermal conductivity, corrosion resistance, etc.) of the heat pipes can be further improved by coatings or through the use of copper alloys, for example copper cast iron, copper zinc, copper tin, copper nickel nickel zinc. , Copper-nickel or copper-aluminum alloys. Possible coating methods include, for example, nickel plating, painting or powder coating. Alternatively, the at least one heat pipe can also be made of a plastic.

Bevorzugt weist das zumindest eine Wärmerohr zumindest eine Biegung auf, wobei vorzugsweise der Biegeradius im Wesentlichen größer oder gleich dem dreifachen Wärmerohrdurchmesser ist. Dieser Mindestbiegeradius ist darauf zurückzuführen, dass die Wärmeleitfähigkeit des Wärmerohres mit abnehmendem Biegeradius sinkt. Um eine ausreichend hohe Wärmeleitfähigkeit des Wärmerohres zu gewährleisten, ist somit ein Mindestbiegeradius vorteilhaft. Das zumindest eine Wärmerohr kann beispielsweise U-, S-, W-, oder spiralförmig ausgestaltet sein. In dem Fall, dass mehrere Wärmerohre das Lichtmodul mit dem Kühlelement verbinden, ist es günstig, wenn die mehreren Wärmerohre jeweils die gleiche Biegung bzw. die gleichen Biegungen, und somit die gleiche geometrische Form, aufweisen. Werden mehrere Wärmerohre anstatt eines einzigen Wärmerohres verwendet, sind die jeweiligen Durchmesser der mehreren Wärmerohre vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des einzelnen Wärmerohres.The at least one heat pipe preferably has at least one bend, the bending radius preferably being substantially greater than or equal to three times the heat pipe diameter. This minimum bending radius is due to the fact that the heat conductivity of the heat pipe decreases as the bending radius decreases. In order to ensure a sufficiently high thermal conductivity of the heat pipe, a minimum bending radius is advantageous. The at least one heat pipe can, for example, be U, S, W, or spiral-shaped. In the event that a plurality of heat pipes connect the light module to the cooling element, it is advantageous if the plurality of heat pipes each have the same bend or the same bends, and thus the same geometric shape. If several heat pipes are used instead of a single heat pipe, the respective diameters of the several heat pipes are preferably smaller than the diameter of the individual heat pipe.

Um den Winkel des von dem Lichtmodul (beispielsweise auf eine Fahrbahn) abgestrahlten Lichts verändern zu können, ist es günstig, wenn das Lichtmodul in dem Scheinwerfergehäuse verschwenkbar angeordnet ist. Bevorzugt ist das Lichtmodul um eine horizontale und/oder eine vertikale Schwenkachse verschwenkbar. Mit der Verschwenkung des Lichtmoduls um die horizontale Schwenkachse kann der Winkel des abgestrahlten Lichts relativ zu der Fahrbahn eingestellt werden (dies entspricht einer Verschwenkung des Lichtmoduls in einer vertikalen Ebene). Mit der Verschwenkung des Lichtmoduls um die vertikale Schwenkachse kann z.B. ein adaptives Kurvenlicht realisiert werden (dies entspricht einer Verschwenkung des Lichtmoduls in einer horizontalen Ebene). In order to be able to change the angle of the light emitted by the light module (for example onto a roadway), it is advantageous if the light module is arranged pivotably in the headlight housing. The light module can preferably be pivoted about a horizontal and / or a vertical pivot axis. By pivoting the light module around the horizontal pivot axis, the angle of the emitted light can be adjusted relative to the road (this corresponds to pivoting the light module in a vertical plane). By pivoting the light module around the vertical swivel axis, e.g. an adaptive headlights can be realized (this corresponds to a pivoting of the light module in a horizontal plane).

Vorzugsweise ist eine Verschwenkvorrichtung dazu vorgesehen, das Lichtmodul in dem Scheinwerfergehäuse um eine Schwenkachse zu verschwenken, wobei als Verschwenkvorrichtung vorzugsweise ein Stellmotor vorgesehen ist. Damit ist vorteilhafterweise eine technisch einfache und präzise Verschwenkung des Lichtmoduls möglich. Der Stellmotor ist im Wesentlichen dazu vorgesehen, eine Linearbewegung durchzuführen, wobei vorzugsweise ein Kraftübertragungselement die Linearbewegung des Stellmotors in eine Schwenkbewegung umwandelt und diese dann auf das Lichtmodul überträgt. Der Stellmotor kann dazu vorgesehen sein, das Lichtmodul vorzugsweise um eine vertikale und/oder eine horizontale Schwenkachse zu verschwenken. Im unverschwenkten Zustand kann das Lichtmodul in dem Scheinwerfergehäuse in einer Grundeinstellung vorliegen, wobei mit dem Stellmotor eine dynamische Verschwenkung des Lichtmoduls aus der Grundeinstellung in eine Verschwenkeinstellung erfolgen kann. Ist der Kraftfahrzeugscheinwerfer beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingebaut, kann die Verschwenkung des Lichtmoduls auf Grund einer Kurvenfahrt, eines ungleichmäßigen Beladungszustands des Kraftfahrzeugs, einer Berg- oder Talfahrt, o.Ä. erfolgen.A pivoting device is preferably provided for pivoting the light module in the headlight housing about a pivot axis, a servomotor being preferably provided as the pivoting device. A technically simple and precise pivoting of the light module is thus advantageously possible. The servomotor is essentially intended to carry out a linear movement, wherein preferably a force transmission element converts the linear movement of the servomotor into a swiveling movement and then transmits it to the light module. The servomotor can be provided to pivot the light module preferably about a vertical and / or a horizontal pivot axis. In the non-pivoted state, the light module can be present in a basic setting in the headlight housing, and the servomotor can be used to dynamically pivot the light module from the basic setting to a pivoting setting. If the motor vehicle headlight is installed in a motor vehicle, for example, the pivoting of the light module due to cornering can be uneven Load condition of the motor vehicle, an ascent or descent, etc. respectively.

Bevorzugt kann das zumindest eine Wärmerohr als Federelement ausgestaltet sein, welches dazu vorgesehen ist, die Verschwenkung des Lichtmoduls zu dämpfen. Durch die dämpfende Wirkung der Wärmerohre während der Verschwenkung des Lichtmoduls durch die Verschwenkvorrichtung kann vorteilhafterweise das „Spiel“ (also der Bewegungsfreiraum des Lichtmoduls innerhalb des Scheinwerfergehäuses, sowie der Bewegungsfreiraum der Lagerpunkte des Lichtmoduls im Scheinwerfergehäuse) der Leuchtweiterregelung minimiert werden. Damit kann die räumliche Orientierung des Lichtmoduls innerhalb des Scheinwerfergehäuses, und damit die Anpassung des Winkels des von dem Lichtmodul abgestrahlten Lichts, besonders präzise verändert werden. Damit das zumindest eine Wärmerohr bzw. die mehreren Wärmerohre, welche das Lichtmodul mit dem Kühlelement verbinden, eine Federwirkung erzeugen können, sind diese bevorzugt U-, S-, W- oder spiralförmig ausgestaltet Es können jedoch, je nach Anforderung (beispielsweise Platzbedarf im Scheinwerfergehäuse, Anordnung des Lichtmoduls in Relation zu dem Kühlelement, gewünschte Federrückstellkraft, etc.), auch andere Formen für die Wärmerohre in Frage kommen. Ebenso kann das Material des Wärmerohres bzw. der Wärmerohre derart gewählt werden, dass es einerseits die benötigte Wärmeleitfähigkeit, und andererseits die für die Wirkung als Federelement benötigten elastischen Eigenschaften aufweist. Durch die Ausgestaltung des Wärmerohres als Federelement kommt es zu dem überraschenden Effekt, dass das Verbindungselement, welches das Lichtmodul mit dem Kühlelement verbindet und dazu vorgesehen ist, die dem Lichtmodul entzogene Wärme an das Kühlelement zu transportieren, gleichzeitig die Verschwenkung des Lichtmoduls dämpft und zusätzlich das Spiel der Leuchtweiterregelung minimiert. Vorteilhafterweise kommt es damit zu einer signifikanten Reduktion an benötigen Bauteilen und zu einer Vereinfachung zahlreicher Mechanismen. Zusätzlich zu einer effizienten Kühlung und einer gedämpften (und damit sehr präzisen) Verschwenkung des Lichtmoduls, sowie einem minimalen Spiel der Leuchtweiterregelung, werden überdies die Produktionskosten und das Gewicht des Scheinwerfers reduziert.The at least one heat pipe can preferably be designed as a spring element, which is provided to dampen the pivoting of the light module. The damping effect of the heat pipes during the pivoting of the light module by the pivoting device can advantageously minimize the “play” (that is, the freedom of movement of the light module within the headlight housing and the freedom of movement of the mounting points of the light module in the headlight housing) of the headlamp leveling control. The spatial orientation of the light module within the headlight housing, and thus the adjustment of the angle of the light emitted by the light module, can thus be changed particularly precisely. So that the at least one heat pipe or the several heat pipes that connect the light module to the cooling element can produce a spring action, these are preferably U, S, W or spiral-shaped. However, depending on the requirement (for example, space requirement in the headlight housing , Arrangement of the light module in relation to the cooling element, desired spring return force, etc.), other shapes for the heat pipes are also possible. Likewise, the material of the heat pipe or the heat pipes can be selected such that it has the required thermal conductivity on the one hand and the elastic properties required for the effect as a spring element on the other hand. The design of the heat pipe as a spring element has the surprising effect that the connecting element, which connects the light module to the cooling element and is intended to transport the heat extracted from the light module to the cooling element, simultaneously dampens the pivoting of the light module and additionally that Game of headlamp leveling minimized. This advantageously results in a significant reduction in the number of components required and a simplification of numerous mechanisms. In addition to efficient cooling and a damped (and therefore very precise) swiveling of the light module, as well as minimal play of the headlamp leveling control, the production costs and the weight of the headlamp are also reduced.

Vorzugsweise ist als Leuchtmittel zumindest eine Leuchtdiode oder zumindest eine Laserdiode vorgesehen. Im Wesentlichen sind Laserdioden oder Hochstrom-Leuchtdioden besonders bevorzugt, da diese zahlreiche Vorteile mit sich bringen, wie beispielsweise eine hohe Helligkeit, eine hohe Reichweite des abgestrahlten Lichts und eine besonders kompakte Bauweise der Lichtquellen.At least one light-emitting diode or at least one laser diode is preferably provided as the illuminant. Essentially, laser diodes or high-current light-emitting diodes are particularly preferred, since they bring with them numerous advantages, such as, for example, high brightness, a long range of the emitted light and a particularly compact design of the light sources.

Um die Kühlleistung des Kühlelements zu optimieren, ist vorzugsweise das Kühlelement in vertikaler Richtung oberhalb des Lichtmoduls angeordnet. Die Positionsangabe „vertikal oberhalb“ bezieht sich auf einen in einem Kraftfahrzeug bestimmungsgemäß eingebauten Kraftfahrzeugscheinwerfer. Durch die bevorzugte Anordnung des Kühlelements oberhalb des Lichtelements wird der Wärmetransport innerhalb des Wärmerohres begünstigt, da das Arbeitsmedium, welches Wärme von dem Lichtmodul abführt, durch den sich einstellenden Dampfdruck innerhalb des Wärmerohres in vertikaler Richtung nach oben (zum Kühlelement) befördert wird. Die von dem Arbeitsmedium transportierte Wärmemenge wird in weiterer Folge an das Kühlelement abgegeben, wobei das abgekühlte und kondensierte Arbeitsmedium danach, über das Wärmerohr, zu dem Lichtmodul rückgeführt wird. Dieser Rückführprozess des Arbeitsmediums erfolgt einerseits durch die Kapillarkraft, welche sich innerhalb des Wärmerohres einstellt, und wird andererseits, bei der bevorzugten vertikalen Anordnung von Lichtmodul und Kühlelement, durch die Schwerkraft zusätzlich begünstigt. Somit wird vorteilhafterweise die Bewegung des Arbeitsmediums innerhalb des Wärmerohres in beiden Richtungen (vom Lichtmodul zum Kühlelement und vice versa) begünstigt, wodurch der Wärmetransport, und somit die Kühlung des Lichtmoduls, effizienter ablaufen kann. Sollte es aus Platzgründen vorteilhaft sein, kann das Kühlelement auch in vertikaler Richtung unterhalb oder auf gleicher Höhe des Lichtmoduls angeordnet sein. In diesen Fällen kann die Kapillarkraft durch eine Reduktion des Wärmerohrdurchmessers erhöht werden, um den fehlenden Effekt der Schwerkraft zumindest teilweise zu kompensieren.In order to optimize the cooling performance of the cooling element, the cooling element is preferably arranged in the vertical direction above the light module. The position specification “vertically above” relates to a motor vehicle headlight that is installed as intended in a motor vehicle. The preferred arrangement of the cooling element above the light element promotes heat transport within the heat pipe, since the working medium, which dissipates heat from the light module, is conveyed upwards (to the cooling element) in the vertical direction by the steam pressure within the heat pipe. The amount of heat transported by the working medium is subsequently released to the cooling element, the cooled and condensed working medium then being returned to the light module via the heat pipe. This return process of the working medium takes place on the one hand through the capillary force which arises within the heat pipe, and on the other hand is additionally favored by gravity in the preferred vertical arrangement of the light module and cooling element. This advantageously favors the movement of the working medium within the heat pipe in both directions (from the light module to the cooling element and vice versa), as a result of which the heat transport, and thus the cooling of the light module, can take place more efficiently. Should it be advantageous for reasons of space, the cooling element can also be arranged in the vertical direction below or at the same height of the light module. In these cases, the capillary force can be increased by reducing the heat pipe diameter in order to at least partially compensate for the missing effect of gravity.

Um die dem Lichtmodul entzogene Wärme außerhalb des Scheinwerfergehäuses abgeben zu können, ist das Kühlelement vorzugsweise an einem Randbereich des Scheinwerfergehäuses angeordnet Das Kühlelement weist im Wesentlichen einen Kühlkörper mit daran angeordnete Kühllamellen auf, wobei die Kühllamellen vorzugsweise außerhalb, und der Kühlkörper bevorzugt innerhalb des Scheinwerfergehäuses angeordnet sind. Es kann auch das Kühlelement außerhalb und lediglich eine Kontaktstelle zu dem Wärmerohr innerhalb des Scheinwerfergehäuses angeordnet sein.In order to be able to give off the heat extracted from the light module outside the headlight housing, the cooling element is preferably arranged on an edge region of the headlight housing are. The cooling element can also be arranged outside and only one contact point to the heat pipe inside the headlight housing.

Um die Kühlung des Lichtmoduls zusätzlich zu begünstigen, weist das Scheinwerfergehäuse vorzugsweise einen Luftkanal auf, welcher dazu vorgesehen ist, einen Luftstrom, welcher durch eine Bewegung des Scheinwerfers hervorgerufen wird, zu dem Kühlelement zu leiten. Die Bewegung des Kraftfahrzeugscheinwerfers ist in diesem Zusammenhang eine Folge einer Bewegung des Kraftfahrzeugs. Durch den von dem Luftkanal zu dem Kühlelement geleiteten Luftstrom wird die von dem Lichtmodul abgeführte und über die Kühllamellen abgegebene Wärme schneller und effizienter an die Umgebung abgegeben. Ferner kann auf ein zusätzliches Kühlgebläse, welches einen Luftstrom in Richtung der Kühllamellen leitet, verzichtet werden.In order to additionally promote the cooling of the light module, the headlight housing preferably has an air duct, which is provided to direct an air flow, which is caused by a movement of the headlight, to the cooling element. In this context, the movement of the motor vehicle headlight is a consequence of a movement of the motor vehicle. The air flow directed from the air duct to the cooling element causes the heat to be dissipated by the light module and released via the cooling fins released to the environment faster and more efficiently. Furthermore, an additional cooling fan, which directs an air flow in the direction of the cooling fins, can be dispensed with.

Vorzugsweise verläuft der Luftkanal entlang einer Außenfläche des Scheinwerfergehäuses. Besonders bevorzugt wird die Position des Luftkanals an dem Scheinwerfergehäuse derart gewählt, dass ein Teil des Luftstroms, welcher über Kühllufteinlässe an der Vorderseite des Kraftfahrzeuges in den Motorraum gelangt, in den Luftkanal an dem Scheinwerfergehäuse führbar ist. Vorteilhafterweise kann mit einer derartigen Anordnung der Fahrtwind, welcher bei der Bewegung des Kraftfahrzeugs entsteht, zumindest teilweise zur Kühlung des Lichtmoduls genutzt werden. Der Luftkanal kann auch als Zusatzbauteil ausgeführt sein, wobei das Zusatzbauteil innerhalb des Motorraums vorzugsweise derart angeordnet ist, dass der Luftstrom zu den Kühllamellen des Kühlelements geleitet wird. Das Zusatzbauteil kann beispielsweise schlauchförmig ausgestaltet sein.The air duct preferably runs along an outer surface of the headlight housing. The position of the air duct on the headlight housing is particularly preferably selected such that part of the air flow which enters the engine compartment via cooling air inlets on the front of the motor vehicle can be guided into the air duct on the headlight housing. With such an arrangement, the airstream that arises when the motor vehicle is moving can advantageously be used at least partially for cooling the light module. The air duct can also be designed as an additional component, the additional component preferably being arranged within the engine compartment in such a way that the air flow is conducted to the cooling fins of the cooling element. The additional component can, for example, be configured in the form of a tube.

Im Rahmen dieser Beschreibung sind die Begriffe „oben“, „unten“, „horizontal“, „vertikal“ als Angaben der Ausrichtung zu verstehen, wenn der Kraftfahrzeugscheinwerfer in normaler Benutzungsstellung angeordnet ist, nachdem er in einem Kraftfahrzeug eingebaut wurde.In the context of this description, the terms “above”, “below”, “horizontally” and “vertically” are to be understood as indications of the orientation when the motor vehicle headlight is arranged in the normal use position after it has been installed in a motor vehicle.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische, stark vereinfachte Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers;
2 eine Seitenansicht des Scheinwerfers gemäß 1;
3 bis 5 mögliche Ausführungsformen eines Wärmerohrs; und
6 eine alternative Ausführungsform des Kraftfahrzeugscheinwerfers.

The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments, to which, however, it should not be restricted. The drawing shows:

1 a schematic, greatly simplified view of a motor vehicle headlight according to the invention;
2 a side view of the headlight according to 1 ;
3 to 5 possible embodiments of a heat pipe; and
6 an alternative embodiment of the motor vehicle headlight.

1 zeigt einen schematischen, stark vereinfacht dargestellten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 mit einem Scheinwerfergehäuse 2, in welchem Scheinwerfergehäuse 2 zumindest ein Lichtmodul 3 angeordnet ist. Das Lichtmodul 3 weist ein Leuchtmittel 4 auf, wobei als Leuchtmittel 4 vorzugsweise zumindest eine Laserdiode 5 vorgesehen ist. Es können jedoch auch andere Leuchtmittel 4 verwendet werden, wie beispielsweise Leuchtdioden, DLP-Elemente, o.Ä. Das Leuchtmittel 4 ist an einem Tragrahmen 6 befestigt. Ferner umfasst der Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 zumindest ein Kühlelement 7, welches dazu vorgesehen ist, dem Lichtmodul 3 Wärme zu entziehen. Das Kühlelement 7 ist an dem Scheinwerfergehäuse 2 derart angeordnet ist, dass die dem Lichtmodul 3 entzogene Wärme außerhalb des Scheinwerfergehäuses 2 abgegeben wird. Das Kühlelement 7 weist einen Kühlkörper 8 und Kühllamellen 9 auf, wobei die Kühllamellen 8 außerhalb des Scheinwerfergehäuses 2 angeordnet sind. Der Kühlkörper 8 ist zumindest teilweise innerhalb des Scheinwerfergehäuses 2 angeordnet. Wie in 1 und 2 ersichtlich ist der Kühlkörper 8 im Wesentlichen an einer Scheinwerfergehäusewand 10 befestigt. Mit einer derartigen Anordnung kann sichergestellt werden, dass die dem Lichtmodul 3 entzogene Wärme möglichst vollständig an die Umgebung (außerhalb des Scheinwerfergehäuses 2) abgegeben wird. Das Kühlelement 7 ist von dem Lichtmodul 3 beabstandet angeordnet, und über eine Verbindungsvorrichtung 11 mit dem Lichtmodul 3 verbunden, wobei die Verbindungsvorrichtung 11 wärmeleitend ist. Die Verbindungvorrichtung 11 umfasst drei Wärmerohre 12 (welche aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sind), welche vertikal übereinander und parallel zueinander (s. 2) angeordnet sind. 1 shows a schematic, highly simplified motor vehicle headlights according to the invention 1 with a headlight housing 2 in which headlight housing 2 at least one light module 3 is arranged. The light module 3 has a lamp 4 on, as the illuminant 4 preferably at least one laser diode 5 is provided. However, other illuminants can also be used 4 are used, such as light emitting diodes, DLP elements, or the like. The illuminant 4 is on a support frame 6 attached. The motor vehicle headlight also includes 1 at least one cooling element 7 , which is provided for the light module 3 To withdraw heat. The cooling element 7 is on the headlight housing 2 is arranged such that the light module 3 extracted heat outside the headlight housing 2 is delivered. The cooling element 7 has a heat sink 8th and cooling fins 9 on, the cooling fins 8th outside the headlight housing 2 are arranged. The heat sink 8th is at least partially inside the headlight housing 2 arranged. As in 1 and 2 the heat sink is visible 8th essentially on a headlamp housing wall 10 attached. With such an arrangement it can be ensured that the light module 3 extracted heat as completely as possible to the environment (outside the headlight housing 2 ) is delivered. The cooling element 7 is from the light module 3 spaced apart, and via a connecting device 11 with the light module 3 connected, the connecting device 11 is thermally conductive. The connection device 11 includes three heat pipes 12 (which are made of copper or a copper alloy) which are vertically one above the other and parallel to one another (see 2 ) are arranged.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 sind die drei Wärmerohre 12 (von oben betrachtet, s. 1) S-förmig. Die Wärmerohre 12 weisen somit zwei Biegungen auf, wobei der Biegeradius größer als der dreifache Wärmerohrdurchmesser ist.In the embodiment according to the 1 and 2 are the three heat pipes 12 (viewed from above, see 1 ) S-shaped. The heat pipes 12 thus have two bends, the bending radius being greater than three times the heat pipe diameter.

Je nach Anforderung kann eine beliebige Anzahl an Wärmerohren 12 verwendet werden, um das Lichtmodul 3 mit dem Kühlelement 7 zu verbinden. Die Anzahl, die geometrische Form und die Orientierung bzw. die Lage der Wärmerohre 12 jeweils zueinander kann unterschiedlich sein, und ist im Wesentlichen davon abhängig, wie das Kühlelement 7 relativ zum Lichtmodul 3 angeordnet ist. Eine beispielhafte, nicht erschöpfende Auswahl an möglichen geometrischen Formen für Wärmerohre 12 ist in den 3 bis 5 ersichtlich.Depending on the requirements, any number of heat pipes can be used 12 used to the light module 3 with the cooling element 7 connect to. The number, the geometric shape and the orientation or location of the heat pipes 12 each other can be different, and is essentially dependent on how the cooling element 7 relative to the light module 3 is arranged. An exemplary, non-exhaustive selection of possible geometric shapes for heat pipes 12 is in the 3 to 5 seen.

Endabschnitte der Wärmerohre 12 sind jeweils mit Befestigungsplatten 13 an einem Tragrahmen 6 des Lichtmoduls 3 und an einem Abschnitt 14 des Kühlelements 7 befestigt. Die Befestigungsplatten 13 klemmen im Wesentlichen die Wärmerohre 12 an den Tragrahmen 6 des Lichtmoduls 3 bzw. an den Abschnitt 14 des Kühlelements 7. Alternative Befestigungsmethoden sind beispielsweise Löten, Kleben, Verpressen, Schweißen, o.Ä. Der Kontakt zwischen dem Leuchtmittel 4 und den Wärmerohren 12 bzw. zwischen den Wärmerohren 12 und dem Kühlelement 7 ist wärmeleitend, wodurch die vom Leuchtmittel 4 entstehende Wärme von diesem abgeführt werden kann. Die Wärmerohre 12 leiten die Wärme an das Kühlelement 7, wobei über die Kühllamellen 9 die Wärme außerhalb des Scheinwerfergehäuses 2 abgegeben wird.End sections of the heat pipes 12 are each with mounting plates 13 on a support frame 6 of the light module 3 and on a section 14 of the cooling element 7 attached. The mounting plates 13 essentially clamp the heat pipes 12 to the support frame 6 of the light module 3 or to the section 14 of the cooling element 7 , Alternative fastening methods are, for example, soldering, gluing, pressing, welding, or the like. The contact between the illuminant 4 and the heat pipes 12 or between the heat pipes 12 and the cooling element 7 is thermally conductive, which means that of the lamp 4 heat can be dissipated from this. The heat pipes 12 conduct the heat to the cooling element 7 , taking over the cooling fins 9 the heat outside the headlight housing 2 is delivered.

Das Lichtmodul 3 ist in dem Scheinwerfergehäuse 2 verschwenkbar angeordnet, wobei eine Verschwenkvorrichtung 15 dazu vorgesehen ist, das Lichtmodul 3 in dem Scheinwerfergehäuse 2 um eine Schwenkachse zu verschwenken. Als Verschwenkvorrichtung 15 ist vorzugsweise ein Stellmotor 16 vorgesehen. Der Stellmotor 16 erzeugt eine Linearbewegung, welche von einem Kraftübertragungselement 17 in eine Schwenkbewegung umgewandelt, und an das Lichtmodul 3 übertragen wird. Dazu ist das Kraftübertragungselement 17 mit dem Lichtmodul 3 entsprechend gelenkig verbunden. The light module 3 is in the headlight housing 2 arranged pivotably, wherein a pivoting device 15 is provided for the light module 3 in the headlight housing 2 to pivot a pivot axis. As a swivel device 15 is preferably a servomotor 16 intended. The servomotor 16 generates a linear movement, which is from a power transmission element 17 converted into a swivel movement, and to the light module 3 is transmitted. For this is the power transmission element 17 with the light module 3 accordingly articulated.

Wie in 1 (bzw. auch den 3 bis 5) ersichtlich, sind die Wärmerohre 12 als Federelement ausgestaltet. Durch zumindest eine Biegung bzw. die geometrische Form und das Material der Wärmerohre 12 können diese eine Federkraft bereitstellen, wobei die Verschwenkung des Lichtmoduls 3 durch die Verschwenkvorrichtung 15 gegen diese Federkraft erfolgt. Damit wird die Verschwenkung gedämpft und das „Spiel“ in der Leuchtweiterregelung minimiert.As in 1 (or also the 3 to 5 ) are visible, are the heat pipes 12 designed as a spring element. By at least one bend or the geometric shape and the material of the heat pipes 12 can provide a spring force, the pivoting of the light module 3 through the pivoting device 15 against this spring force. This dampens the pivoting and minimizes the "play" in the headlamp leveling.

In der Ausführungsform gemäß 6 ist das Kühlelement 7 in vertikaler Richtung oberhalb des Lichtmoduls 3 angeordnet ist (das Scheinwerfergehäuse 2 ist in 6 nicht dargestellt). Die Positionsangabe „oberhalb“ bezieht sich auf einen in einem Kraftfahrzeug bestimmungsgemäß eingebauten Kraftfahrzeugscheinwerfer 1. Durch diese Anordnung wird die Bewegung des Arbeitsmediums (und damit der Wärmetransport) vom Lichtmodul 3 zum Kühlelement 7 sowie die Rückführung des Arbeitsmediums vom Kühlelement 7 zum Lichtmodul 3 begünstigt.In the embodiment according to 6 is the cooling element 7 in the vertical direction above the light module 3 is arranged (the headlight housing 2 is in 6 not shown). The position specification “above” relates to a motor vehicle headlight that is installed as intended in a motor vehicle 1 , With this arrangement, the movement of the working medium (and thus the heat transfer) from the light module 3 to the cooling element 7 and the return of the working medium from the cooling element 7 to the light module 3 favored.

Wie in den 1 und 2 ebenfalls ersichtlich, ist das Kühlelement 7 an einem Randbereich des Scheinwerfergehäuses 2 angeordnet. Damit sind die Kühllamellen 9 außerhalb und zumindest ein Abschnitt des Kühlkörpers 8 innerhalb des Scheinwerfergehäuses 2 angeordnet. Diese Anordnung ist generell bei allen Ausführungsbeispielen vorgesehen.As in the 1 and 2 also visible is the cooling element 7 at an edge area of the headlight housing 2 arranged. So that are the cooling fins 9 outside and at least a portion of the heat sink 8th inside the headlight housing 2 arranged. This arrangement is generally provided in all of the exemplary embodiments.

Das Scheinwerfergehäuse 2 weist darüber hinaus einen Luftkanal (nicht gezeigt) auf, welcher dazu vorgesehen ist einen Luftstrom, welcher durch eine Bewegung des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 (in Folge einer Bewegung des Kraftfahrzeugs) hervorgerufen wird, zu dem Kühlelement 7 zu leiten. Der Luftkanal verläuft entlang einer Außenfläche des Scheinwerfergehäuses 2.The headlight housing 2 also has an air duct (not shown), which is provided for an air flow, which is caused by a movement of the motor vehicle headlight 1 (as a result of movement of the motor vehicle) to the cooling element 7 to lead. The air duct runs along an outer surface of the headlight housing 2 ,

Da der Aufbau, die Funktionsweise und die Ausgestaltung von Wärmerohren für einen Fachmann allgemein bekannt sind, wird in dieser Offenbarung auf eine detaillierte Erörterung dieser Themengebiete verzichtet.Since the structure, the mode of operation and the configuration of heat pipes are generally known to a person skilled in the art, a detailed discussion of these subject areas is omitted in this disclosure.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2015/024839 A1 [0002]

Claims

Motor vehicle headlight (1) with a headlight housing (2), in which headlight housing (2) at least one light module (3) is arranged, the light module (3) having a lamp (4), and at least one cooling element (7), which is provided for this purpose is to extract heat from the light module (3), the cooling element (7) being arranged on the headlight housing (2) in such a way that the heat extracted from the light module (3) is emitted outside the headlight housing (2), characterized in that Cooling element (7) is arranged at a distance from the light module (3) and is connected to the light module (3) via a connecting device (11), the connecting device (11) being heat-conducting.

Motor vehicle headlights (1) after Claim 1 , characterized in that the connecting device (11) comprises at least one heat pipe (12).

Motor vehicle headlights (1) after Claim 2 , characterized in that the connecting device (11) comprises two or more heat pipes (12), the heat pipes (12) preferably being arranged parallel to one another.

Motor vehicle headlights (1) after Claim 3 , characterized in that the two or more heat pipes (12) are arranged vertically one above the other or horizontally next to one another.

Motor vehicle headlights (1) according to one of the Claims 2 to 4 , characterized in that the at least one heat pipe (12) is made of copper or a copper alloy.

Motor vehicle headlights (1) according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the at least one heat pipe (12) has at least one bend, the bending radius preferably being substantially greater than or equal to three times the heat pipe diameter.

Motor vehicle headlights (1) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the light module (3) in the headlight housing (2) is pivotally arranged.

Motor vehicle headlights (1) after Claim 7 , characterized in that a pivoting device (15) is provided for pivoting the light module (3) in the headlight housing (2) about a pivot axis, a servomotor (16) preferably being provided as the pivoting device.

Motor vehicle headlights (1) after Claim 8 , characterized in that the at least one heat pipe (12) is designed as a spring element which is provided to dampen the pivoting of the light module (3).

Motor vehicle headlights (1) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that at least one light-emitting diode or at least one laser diode (5) is provided as the illuminant (4).

Motor vehicle headlights (1) according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the cooling element (7) is arranged in the vertical direction above the light module (3).

Motor vehicle headlights (1) according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the cooling element (7) is arranged on an edge region of the headlight housing (2).

Motor vehicle headlights (1) according to one of the Claims 1 to 12 , characterized in that the headlight housing (2) has an air duct which is provided to direct an air flow which is caused by a movement of the motor vehicle headlight (1) to the cooling element (7).

Motor vehicle headlights (1) after Claim 13 , characterized in that the air duct runs along an outer surface of the headlight housing (2).