Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für eine Halbleiterlichtquelle einer Beleuchtungseinrichtung
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kühlelements nach dem Oberbegriff
des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
[0002] Ein solches Kühlelement weist einen zur Abgabe von Wärme an die Umgebung eingerichteten
Kühlkörper und eine zur thermischen Ankopplung der Halbleiterlichtquelle und zur Befestigung
des Kühlelements an der Beleuchtungseinrichtung eingerichtete Flanschplatte auf.
[0003] Halbleiterlichtquellen werden derzeit in zunehmendem Umfang in Beleuchtungseinrichtungen
von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Nachdem sich der Einsatz zunächst auf Signalleuchten
wie Brems- und Blinkleuchten beschränkt hatte, wird derzeit damit begonnen, Halbleiterlichtquellen
auch für Scheinwerferfunktionen, also für eine Beleuchtung des Fahrzeugumfeldes zu
verwenden. Ein Beispiel dafür ist ein von der Anmelderin gelieferter LED-Scheinwerfer
für den Audi R8 (LED = Light Emitting Diode).
[0004] Im Gegensatz zu Halogenlampen oder Gasentladungslampen geben LEDs kaltes Licht ab.
Die Strahlung selbst enthält also keine Wärmestrahlungsanteile, die mit den entsprechenden
Anteilen einer Halogenlampe oder Gasentladungslampe vergleichbar wären. Trotzdem treten
auch beim Betrieb von LEDs Verluste von ca. 80 % auf. Das heißt, dass 80 % der zum
Betrieb eingesetzten elektrischen Energie als Verlustwärme frei werden und die LED
aufheizen. Dies ist problematisch, weil wichtige Eigenschaften von LEDs wie deren
Lichtstrom, Farbe, Vorwärtsspannung und Lebensdauer stark temperaturabhängig sind.
Die Temperatur der Halbleiterlichtquellen muss daher innerhalb enger, fest vorgegebener
Grenzen um einen vorbestimmten thermischen Arbeitspunkt liegen. Dabei müssen die LED
insbesondere vor einer Überhitzung geschützt werden.
[0005] Die maximale zulässige Chiptemperatur liegt je nach Hersteller zwischen 125°C und
185°C. Eine Überschreitung der jeweiligen Maximaltemperatur hat eine Zerstörung der
LED zur Folge. Da nur etwa 20 % der eingesetzten elektrischen Energie in Licht umgewandelt
werden, treten in Frontscheinwerfern Verlustwärmeleistungen auf, die Werte zwischen
20 Watt und 40 Watt erreichen können.
[0006] Um diese im LED-Chip auftretenden Verlustwärmeleistungen ohne unzulässig hohe LED-Temperaturen
zuverlässig abführen zu können, werden Kühlkonzepte angewandt, die insbesondere großflächige
Aluminium- oder Kupfer-Kühlelemente der eingangs genannten Art vorsehen, um die Verlustwärme
über die Flanschplatte aufzunehmen und über als Kühlkörper dienende Rippen und oder
andere Oberflächen-vergrößernde Strukturen an die Umgebung abzugeben.
[0007] Oftmals sind die Anforderungen an die Kühlung so hoch, das die normale konvektive
Kühlung nicht mehr ausreicht und mit einem Lüfter ein konstanter Kühlluftstrom erzwungen
werden muss.
[0008] Als Kühlkörper kommen überwiegend Aluminiumkühlkörper zum Einsatz, die wahlweise
nach dem Druckguss-, Strangguss-oder Fließpress-Verfahren hergestellt werden.
[0009] Strangguss- und Fließpress-Kühlkörper werden zum Einen wegen der besseren thermischen
Eigenschaften der für diese Verfahren zur Verfügung stehenden Aluminiumlegierungen
eingesetzt. Zum Anderen erlauben diese Verfahren bedeutend feinere Strukturen, d.h.
es sind besonders hohe und dünne Kühlrippen oder Kühlstifte herstellbar, mit denen
sich, wegen ihrer großen Oberfläche, besonders wirksame Kühlkörper mit geringem thermischem
Widerstand bei gleichzeitig kompakter Bauform darstellen lassen.
[0010] Nachteilig ist, dass diese Verfahren schlecht geeignet sind, die in der Regel erforderlichen
Zentrier- und Befestigungselemente mit anzuformen. Darüber hinaus erfordern diese
Kühlkörper häufig eine aufwändige spanende Nachbearbeitung einzelner Funktionsflächen,
beispielsweise der Anbindungsfläche für die LED.
[0011] Nach dem Druckgussverfahren hergestellte Kühlkörper ermöglichen hingegen besonders
komplexe Formen. Dadurch können Funktionselemente und Funktionsflächen einfach integriert
werden, da Befestigungs- und Zentrierelemente einfach mit angeformt werden können.
[0012] Dahingegen lassen sich im Druckgussverfahren nur relativ kurze und dicke Kühlrippen
herstellen, worunter die Effizienz der Kühlkörper leidet. Des Weiteren weisen Druckgusslegierungen
im Vergleich zu Strangguss- oder Fließpresslegierungen schlechtere Wärmeleitwerte
auf. Meist benötigen diese Kühlkörper sehr viel größere Volumen im Vergleich zu Strangguss-
oder Fließpress-Kühlkörpern.
[0013] Verschiedentlich wurde bereits versucht, die Vorteile von Druckguss- und Fließpress-Teilen
bzw. von Druckguss- und Strangguss-Teilen zu kombinieren. Dabei wurden Strangguss-oder
Fließpresskühlkörper auf Druckguss-Halteelemente montiert. Bei solchen Montagelösungen
ist es jedoch schwer, eine gute thermische Anbindung zwischen den zu verbindenden
Bauteilen sicherzustellen: Selbst wenn die Verbindungsflächen auf Ebenheiten im Bereich
von 0,01 mm aufwändig spanend nachbearbeitet werden, unterliegen die verbleibenden
Luftspalte und die damit verbundenen thermischen Widerstände großen, nicht tolerierbaren
Schwankungen.
[0014] Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Kühlelements
der eingangs genannten Art, das die Vorteile des Druckgussverfahrens - große Freiheit
in der Formgebung - mit den Vorteilen fließgepresster oder stranggegossener Kühlkörper
- nämlich niedrige thermische Widerstände - vereint. Mit Blick auf die Verfahrensaspekte
besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens zur Herstellung eines
solchen Kühlelements.
[0015] Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
[0016] Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Kühlelement ein Verbundteil
aus einem Gussteil und einem beim Gießen des Gussteils in die Gussform eingelegten
Einlegeteil ist, wobei die Flanschplatte das Gussteil und der Kühlkörper das Einlegeteil
ist.
[0017] Durch das beim Gießen des Gussteils in die Gussform eingelegte Einlegeteil wird der
als Einlegeteil eingelegte Kühlkörper von der Schmelze der als Gussteil zu gießenden
Flanschplatte umflossen, so dass das Gussteil beim Erkalten auf das Einlegeteil aufschrumpft
und das Einlegeteil damit formschlüssig umschließt. Dadurch wird insbesondere eine
sehr gute thermische Verbindung beider Teile ohne störende, den Wärmewiderstand nachteilig
steigernde Luftspalte gewährleistet.
[0018] Durch das Gießen der Flanschplatte werden die bei der Flanschplatte wichtigen Vorteile
der großen Formgebungsfreiheit erzielt. Das Verwenden des Kühlkörpers als Einlegeteil
erlaubt insbesondere die Verwendung fließgepresster oder stranggegossener Kühlkörper.
Dadurch vereint die Erfindung die Vorteile niedriger thermischer Widerstände eines
Kühlkörpers mit den Vorteilen einer großen Formgebungsfreiheit bei der Flanschplatte
ohne dafür nachteilig große thermische Übergangswiderstände zwischen Flanschplatte
und Kühlkörper in Kauf nehmen zu müssen.
[0019] Der Vorteil niedriger thermischer Widerstände wird insbesondere mit einer Ausgestaltung
erzielt, die sich durch wenigstens einen durch ein Strangguss- bzw. Fließpressverfahren
hergestellten Kühlkörper aus einer Aluminium-, Kupfer- oder Magnesiumlegierung auszeichnet.
[0020] Alternative Ausgestaltungen des Kühlelements mit wenigstens einem Magnesium-Druckguss-Kühlkörper
haben den Vorteil, dass sich geringere Wandstärken und damit auch filigranere Kühlrippen
als in Al-Druckguss realisieren lassen. Außerdem erlaubt die geringe Dichte eine erhebliche
Gewichtsersparnis.
[0021] In Stanz-Biegetechnik ausgeführte Kühlkörper haben besonders bei großen Stückzahlen
Kostenvorteile. Außerdem lassen sich Kühlelemente mit besonders geringen Wandstärken
(und Gewicht) darstellen.
[0022] Da die Komplexität der Teile durch den Herstellungsprozess deutlich beschränkt ist,
bietet sich insbesondere hier die Möglichkeit, mehrere Kühlkörperelemente durch Umgießen
mit dem Material der Flanschplatte zu einem komplexen Verbund-Kühlkörper zu verbinden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht daher mehrere separate Kühlkörper vor,
die durch das Gussteil zu einem Verbund-Kühlkörper verbunden werden.
[0023] Bevorzugt ist auch, dass das Gussteil beim Gießen angeformte Funktionsflächen aufweist.
Dies verringert den Herstellungsaufwand und verbessert gleichzeitig den Wärmetransport
durch die Flanschplatte, da thermische Übergangswiderstände, die durch Luftspalte
auftreten könnten, vermieden werden.
[0024] Für eine gute Wärmeableitung aus der die Verlustleistung produzierenden LED ist es
besonders vorteilhaft, dass das Gussteil eine zur thermischen Ankopplung der Halbleiterlichtquelle
eingerichtete Auflagefläche als angeformte Funktionsfläche aufweist.
[0025] Bevorzugt ist auch, dass das Verbundteil beim Umgießen des Einlegeteils mit eingebettete
metallische Funktionsteile aufweist. Durch das Einbetten dieser Funktionsteile wird
insbesondere eine maßgenaue und feste mechanische Verbindung dieser Teile mit der
Flanschplatte erzielt. Dies gilt insbesondere für Zentrierelemente und/oder Befestigungselemente
für die Halbleiterlichtquelle und/oder für ein Optikelement und/oder für die Befestigung
des Kühlelements in der Beleuchtungseinrichtung. Beispiele solcher Elemente sind Schraub-
und/oder Lagerbuchsen und/oder wenigstens Zentrierstifte und/oder Gewindestehbolzen
und/oder Lagerbolzen als Zentrierelemente und/oder als Befestigungselemente.
[0026] Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühlkörper
eine Kühlkörper-Trägerplatte und eine zur Abgabe von Wärme an die Umgebung eingerichtete
Wärmeabgabeseite mit einer durch erste Strukturen (z. B. durch Stifte und/oder Rippen)
vergrößerten Oberfläche und eine zum Einlegen in eine Gussform des Gussteils eingerichtete
Wärmeaufnahmeseite aufweist, wobei die Wärmeaufnahmeseite des Kühlkörpers zweite Oberflächen-vergrößernde
Strukturen aufweist, die in das Gussteil eingebettet sind.
[0027] Als zweite Oberflächen-vergrößernde Strukturen werden Rippen, insbesondere Schwalbenschwanz-förmig
profilierte Rippen, und/oder Stifte und/oder Durchbrüche und/oder Ausbrüche in der
Kühlkörper-Trägerplatte bevorzugt, wobei die Kühlkörper-Trägerplatte auf der zum Einlegen
in die Gussform des Gussteils eingerichteten Wärmeaufnahmeseite angeordnet ist.
[0028] Mit Blick auf die Verfahrensaspekte der Erfindung liegt ein Vorteil darin, dass der
Fertigungsaufwand geringer ist als der für die an einem Strangguss- oder Fließpress-Kühlkörper
erforderliche Aufwand für die spanende Nachbearbeitung von Funktionsflächen.
[0029] Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und
den beigefügten Figuren.
[0030] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
Zeichnungen
[0031] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer
Form:
- Figur 1
- ein bekanntes Druckguss-Kühlelement;
- Figur 2
- eine Draufsicht auf eine Funktionsfläche eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
- Figur 3
- ein Querschnitt durch den Gegenstand der Figur 2;
- Figur 4
- eine Ausgestaltung eines Kühlkörper-Einlegeteils; und
- Figur 5
- eine weitere Ausgestaltung eines Kühlkörper- Einlegeteils.
[0032] Im Einzelnen zeigt die Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines herkömmlichen
Druckguss-Kühlelements 10 mit Kühlrippen 12 und einer Flanschplatte 14. Die Flanschplatte
14 weist angeformte Befestigungselemente wie Anschraubaugen 16 und Schraubdome 18
sowie Zentrierelemente wie Zentrierstifte 20, 22 und eine montierte Halbleiterlichtquelle
24 auf. Die Elemente 16, 18, 20, 22, 24 sind auf einer Funktionsfläche 26 angeordnet.
Bei der Halbleiterlichtquelle handelt es sich um eine Anordnung 28 einer LED oder
mehrerer LEDs, die auf einem Sockelelement 30 angebracht und über das Sockelelement
30 mechanisch und thermisch mit der Flanschplatte 14 des Kühlelements 10 verbunden
ist.
[0033] Aufgrund seiner Herstellung als einstückig in einem einzigen Gussvorgang hergestelltes
Druckguss-Kühlelement 10 sind die angeformten Kühlrippen 12, die den Kühlkörper des
bekannten Kühlelements 10 repräsentieren, zwangsläufig relativ grob ausgeführt. In
der Darstellung der Figur 1 kommt dies durch die vergleichsweise grobe Ausführung
jeder einzelnen Kühlrippe 12 und die bei gegebenen Abmessungen des Kühlelements 10
vergleichsweise geringe Zahl von acht Kühlrippen 12 zum Ausdruck.
[0034] Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlelements 32 in
einer Draufsicht auf eine Funktionsfläche 26. In der Draufsicht unterscheidet sich
das Kühlelement 32,nicht von dem bekannten Kühlelement 10 und weist daher insbesondere
die bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 erläuterte Funktionsfläche 26 mit angeformten
Befestigungselementen in Form von Anschraubaugen 16 und Schraubdomen 18 sowie Zentrierelemente
in Form von Zentrierstiften 20, 22 und eine mit einem Sockelelement 30 an die Funktionsfläche
26 montierte Halbleiterlichtquelle 24 mit einem LED-Array 28 auf. Das Sockelelement
30 wird durch die Zentrierstifte 22 in einer vorbestimmten Lage auf der Funktionsfläche
26 zentriert und durch Befestigungselemente 34, beispielsweise durch Schrauben oder
durch an die Funktionsfläche 26 angeformte Nietstifte, an der Flanschplatte 14 fixiert.
[0035] Die Zentrierstifte 20 und die Befestigungselemente 16, 18 dienen zum Zentrieren und
Montieren des Kühlelements 32 in einer nicht dargestellten Beleuchtungseinrichtung
für ein Kraftfahrzeug und/oder zum Montieren eines nicht dargestellten Optikelements
und/oder einer Blendenanordnung. In einer Ausgestaltung handelt es sich bei der Beleuchtungseinrichtung
um einen Frontscheinwerfer oder ein Lichtmodul eines Frontscheinwerfers. Bei dem Optikelement
handelt es sich um einen zur Bündelung des Lichtes der LED-Anordnung 28 eingerichteten
Reflektor oder eine zu diesem Zweck eingerichtete Linse.
[0036] Figur 3 zeigt einen längs der Linie III, III vorgenommenen Schnitt durch das Kühlelement
32 aus der Figur 2. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen, einstückigen Druckguss-Kühlelement
10 der Figur 1 ist das Kühlelement 32 als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kühlelements ein Verbundteil aus einem Gussteil 36 und einem beim Gießen des Gussteils
36 in die Gussform eingelegten Einlegeteil 38. Dabei ist die Flanschplatte das Gussteil
36 und der Kühlkörper das Einlegeteil 38. Im Folgenden wird daher sowohl die Flanschplatte
als auch das Gussteil eines erfindungsgemäßen Kühlelements 32 mit dem Bezugszeichen
36 bezeichnet. Analog wird im Folgenden sowohl das Einlegeteil als auch der mit dem
Einlegeteil identische Kühlkörper mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet. Bei dem Einlegeteil
handelt es sich um einen Fließpress- oder Strangguss-Kühlkörper, einen Magnesium-Druckguss-Kühlkörper,
einen als Stanz-Biegeteil ausgeführten Kühlkörper oder um eine Anordnung mehrerer
solcher Kühlkörper.
[0037] Wie bereits erwähnt wurde, erlauben Strangguss- und Fließpressverfahren eine Verwendung
von Legierungen mit besseren thermischen Eigenschaften als für DruckgussVerfahren
geeignete Legierungen. Außerdem ermöglichen Strangguss- und Fließpress-Verfahren eine
Herstellung bedeutend feinerer Strukturen. Das heißt, dass diese Verfahren eine Herstellung
von Kühlkörpern 38 mit zum Beispiel besonders hohen und/oder dünnen Kühlrippen oder
Kühlstiften erlauben. Aufgrund der daraus resultierenden großen Oberfläche lassen
sich besonders wirksame Kühlkörper 38 mit geringem thermischen Widerstand, d.h. mit
hoher Wärmeleitfähigkeit, bei gleichzeitig kompakten Abmessungen herstellen. Dies
wird beim Gegenstand der Figur 3 durch die Zahl von Kühlstrukturen 46 deutlich, die
um einen Faktor von ca. 1,5 höher liegt als die Zahl acht der Kühlrippen 12 des herkömmlichen
Druckguss-Kühlelements 10 aus der Figur 1.
[0038] In Magnesium-Druckguss lassen sich geringere Wandstärken und damit auch filigranere
Kühlrippen als in Aluminium-Druckguss realisieren. Außerdem erlaubt die geringe Dichte
von Magnesium-Druckguss eine erhebliche Gewichtsersparnis. Nachteilig ist, dass sich
an Magnesium-Druckgussteile keine Nietzapfen anformen lassen, da Magnesium-Druckguss
sich nicht ausreichend plastisch verformen lässt. Auch Schraubverbindungen lassen
sich wegen des hohen Reduktionspotentials von Magnesium (elektrochemische Spannungsreihe:
-2,38 Volt, zum Vergleich: Aluminium: -1,66 Volt) nicht ohne Weiteres realisieren.
Es müssen gegebenenfalls spezielle Aluminium-Schrauben oder Schrauben mit Spezialbeschichtungen
verwendet werden.
[0039] In Stanz-Biegetechnik ausgeführte Kühlkörper haben besonders bei großen Stückzahlen
Kostenvorteile. Außerdem lassen sich Kühlelemente mit besonders geringen Wandstärken
und damit besonders geringem Gewicht darstellen. Da die Komplexität von in Stanz-Biegetechnik
ausgeführten Kühlkörpern durch den Herstellungsprozess deutlich beschränkt ist, bietet
sich insbesondere hier die Möglichkeit an, mehrere Kühlkörper-Teilelemente durch Umgießen
mit dem Material des Gussteils zu einem komplexen Verbund-Kühlkörper zu verbinden.
[0040] Bei der Herstellung des Kühlelements 32 wird ein Teil des Kühlkörpers 38 in ein Kokillen-
oder Druckguss-Werkzeug eingelegt und mit dem Material der Flanschplatte 36 umgossen.
Bei dem Material handelt es sich bevorzugt um Aluminium, eine Aluminiumlegierung,
eine Magnesiumlegierung, eine Kupferlegierung oder eine mehrere dieser Materialien
aufweisende Legierung.
[0041] Beim Umgießen werden in einer bevorzugten Ausgestaltung einige oder alle benötigten
Funktionsflächen gleich mit angeformt und einige oder alle metallischen Funktionsteile
wie Zentrier- und Befestigungs-Elemente für die LED-Anordnung 28 und/oder das Sockelelement
und/oder die Optik und/oder die Blendenanordnung und/oder die Befestigung in der Beleuchtungseinrichtung
mit dem flüssigen Flanschmaterial umgossen und so in die Flanschplatte eingebettet.
Die zur thermischen Ankopplung der LED-Anordnung 28 vorgesehene Funktionsfläche wird
dabei gleich als möglichst ebene und nur eine möglichst geringe Rauhtiefe aufweisende
Auflagefläche gegossen.
[0042] Der einzugießende Kühlkörper 38 weist in der Ausgestaltung, die in der Figur 3 dargestellt
ist, eine Kühlkörper-Trägerplatte 40 und eine zur Abgabe von Wärme an die Umgebung
eingerichtete Wärmeabgabeseite 42 und eine zum Einlegen in eine Gussform des Gussteils
eingerichtete Wärmeaufnahmeseite 44 auf.
[0043] Die Kühlkörper-Trägerplatte 40 wird bevorzugt ganz oder teilweise in das Gussteil
36 eingegossen. Die Wärmeabgabeseite 42 weist eine durch erste Strukturen 46 wie Stifte
und/oder Rippen vergrößerte Oberfläche auf, um die Wärmeabgabe an die Umgebung zu
verbessern. Die Wärmeaufnahmeseite 44 des Kühlkörpers 38 weist zweite Oberflächen-vergrößernde
Strukturen 48 auf, die in das Gussteil 36 eingebettet werden. Als zweite Oberflächen-vergrößernde
Strukturen werden bevorzugt Rippen, insbesondere Schwalbenschwanz-förmig profilierte
Rippen und/oder Stifte und/oder Durchbrüche (das Material durchdringende Ausnehmungen)
und/oder Ausbrüche (in das Material hineinreichende, aber das Material nicht vollständig
durchdringende Ausnehmungen) verwendet.
[0044] Die zweiten Oberflächen-vergrößernden Strukturen 48 vergrößern die Formschlussoberfläche
zwischen Einlegeteil 36 und Gussteil 38. Dadurch wird eine feste Verbindung ohne Luftspalte
zwischen beiden Bauteilen 36, 38 erreicht. Das so entstandene Verbundteil bietet dank
des Gießverfahrens große Gestaltungsfreiheit. Der Gießprozess bietet die Möglichkeit,
weitere metallische Funktionsteile, beispielsweise Schraub- und Lagerbuchsen, Zentrierstifte
und Lagerbolzen mit einzubetten.
[0045] Gleichzeitig entsprechen die guten thermischen Eigenschaften denen des Fließpress-
oder Strangguss-Kühlkörpers. Im Gegensatz zu verschraubten, vernieteten oder verklebten
Kühlkörper-Baugruppen können isolierende Luftschichten zwischen den Teilen prozesssicher
ausgeschlossen werden. Der Fertigungsaufwand ist beim Umgießen, insbesondere bei größeren
Stückzahlen, geringer als für die spanende Nachbearbeitung der Funktionsflächen am
Fließpress- oder Strangguss-Kühlkörper erforderlich wäre. Das Kühlelement 32 mit den
Merkmalen der Erfindung ermöglicht die Einsparung zusätzlicher Halte- und Befestigungselemente.
[0046] Die Figuren 4 und 5 zeigen Ausgestaltungen von Kühlkörpern mit Trägerplatten jeweils
in perspektivischer Darstellung. Dabei zeigt Figur 4 eine Ausgestaltung, bei der sowohl
die ersten Oberflächen-vergrößernden Strukturen 46 auf der Wärmeabgabeseite 42 als
auch die zweiten Oberflächen-vergrößernden Strukturen 48 auf der Wärmeaufnahmeseite
44 Stifte sind. Figur 5 zeigt eine Ausgestaltung, bei der beide Oberflächen-vergrößernde
Strukturen 46/48 als Rippen geformt sind. Es versteht sich jedoch, dass auf beiden
Seiten der Trägerplatte 40 auch unterschiedlich geformte Strukturen verwendet werden
können.
1. Kühlelement (32) für eine Halbleiterlichtquelle (24) eines Kraftfahrzeugs mit einem
zur Abgabe von Wärme an die Umgebung eingerichteten Kühlkörper (38) und mit einer
zur thermischen Ankopplung der Halbleiterlichtquelle (24) und zur Befestigung des
Kühlelements (32) an der Beleuchtungseinrichtung eingerichteten Flanschplatte (36),
dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement ein Verbundteil aus einem Gussteil und einem beim Gießen des Gussteils
in die Gussform eingelegten Einlegeteil (38) ist, wobei die Flanschplatte (36) das
Gussteil und der Kühlkörper (38) das Einlegeteil ist.
2. Kühlelement (32) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen durch ein Strangguss- bzw. Fließpressverfahren hergestellten Kühlkörper (38) aus einer
Aluminium-, Kupfer- oder Magnesiumlegierung.
3. Kühlelement (32) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen als Magnesium-Druckguss-Kühlkörper (38) oder als Stanz-Biegeteil
ausgeführten Kühlkörper (38).
4. Kühlelement (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere separate Kühlkörper, die durch das Gussteil (36) zu einem Verbund-Kühlkörper verbunden werden.
5. Kühlelement (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil (36) beim Gießen angeformte Funktionsflächen (26) aufweist.
6. Kühlelement (32) nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet dass das Gussteil (36) eine zur thermischen Ankopplung der Halbleiterlichtquelle (24)
eingerichtete Auflagefläche als angeformte Funktionsfläche (26) aufweist.
7. Kühlelement (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es beim Umgießen des Einlegeteils (38) mit dem Material des Gussteils (36) mit eingebettete
metallische Funktionsteile aufweist.
8. Kühlelement (32) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wenigstens ein Zentrierelement und/oder wenigstens ein Befestigungselement für die
Halbleiterlichtquelle (24) und/oder für wenigstens ein Optikelement und/oder für die
Befestigung des Kühlelements (32) in der Beleuchtungseinrichtung.
9. Kühlelement (32) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens eine Schraub- und/oder wenigstens eine Lagerbuchse und/oder wenigstens
einen Zentrierstift (20, 22) und/oder wenigstens einen Gewindestehbolzen und/oder
wenigstens einen Lagerbolzen als Zentrierelement und/oder als Befestigungselement.
10. Kühlelement (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (38) eine Kühlkörper-Trägerplatte (40) und eine zur Abgabe von Wärme
an die Umgebung eingerichtete Wärmeabgabeseite (42) mit einer durch erste Strukturen
(46) vergrößerten Oberfläche und eine zum Einlegen in eine Gussform des Gussteils
(36) eingerichtete Wärmeaufnahmeseite (44) aufweist, wobei die Wärmeaufnahmeseite
(44) des Kühlkörpers (38) zweite Oberflächen-vergrößernde Strukturen (48) aufweist,
die in das Gussteil (36) eingebettet sind.
11. Kühlelement (32) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Oberflächen-vergrößernden Strukturen (48) Rippen, insbesondere Schwalbenschwanz-förmig
profilierte Rippen, und/oder Stifte und/oder Durchbrüche und/oder Ausbrüche in der
Kühlkörper-Trägerplatte (40) sind und die Kühlkörper-Trägerplatte (40) auf der zum
Einlegen in die Gussform des Gussteils (36) eingerichteten Wärmeaufnahmeseite (44)
angeordnet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Kühlelements (32) für eine Halbleiterlichtquelle (24)
eines Kraftfahrzeugs mit einem zur Abgabe von Wärme an die Umgebung eingerichteten
Kühlkörper (38) und mit einer zur thermischen Ankopplung der Halbleiterlichtquelle
(24) und zur Befestigung des Kühlelements (32) an der Beleuchtungseinrichtung eingerichteten
Flanschplatte (36), dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kühlkörpers (38) in eine zum Gießen der Flanschplatte (36) eingerichtete
Gussform eingelegt und mit dem Material der Flanschplatte (36) umgossen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Aluminium-, eine Magnesium- oder eine Kupfer-Legierung als Material der Flanschplatte
(36).