VERBUND AUS EINEM KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFER UND EINEM KÜHLMITTELKREISLAUF EINES KRAFTFAHRZEUGS

Beschreibung

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbund aus wenigstens einem Kraftfahrzeugscheinwerfer und einem Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus EP 3 382 268 A1 ist bereits ein Verbund gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Ein weiterer Verbund ist aus der DE 10 2005 005 753 A1 bekannt, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle und wenigstens einen Kühlkörper aufweist, der thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist.

[0003] Die Flüssigkeitskühlung des bekannten Kraftfahrzeugscheinwerfers hat den Vorteil, dass im Kraftfahrzeugscheinwerfer kleinere Wärmetauscher verwendet werden können als dies ohne Flüssigkeitskühlung der Fall ist. Dies liegt daran, dass sich mit der Flüssigkeitskühlung größere Wärmemengen transportieren lassen als zum Beispiel mit einer Luftkühlung. Verbreitet sind Kraftfahrzeugscheinwerfer, deren Halbleiterstrahlungsquellen für sichtbares Licht, Radar und Lidar (light detection and ranging) mit Lüftern (aktiv) oder mit großen Kühlkörpern (passiv) gekühlt werden. Eine Luftkühlung in Kraftfahrzeugscheinwerfern gelingt nur dann, wenn es kalte Bereiche gibt, an denen eine Kühlung der erwärmten Kraftfahrzeugscheinwerferluft erfolgen kann. Es gibt immer heißere Varianten von Verbrennungsmotoren in normalen Fahrzeugen. In diesem Umfeld müssen Kraftfahrzeugscheinwerfermaterialien heute Temperaturen von - 40°C bis 105°C und vereinzelt auch bis 120°C über einen langen Betriebszeitraum (z.B. 12000 h) standhalten. Dabei tritt eine bei hohen Temperaturen schnellere Alterung von Kraftfahrzeugscheinwerferkomponenten wie Halbleiterstrahlungsquellen wie Leuchtdioden und Laserdioden sowie von optischen Komponenten wie Linsen aus PMMA auf.

[0004] Durch eine Integration mehrerer Funktionen wie der Erzeugung von Lichtverteilungen und der Überwachung der Fahrzeugumgebung mit Radar und Lidar-Sensoren werden entsprechend große Wärmemengen von den Lichtquellen und Sensoren erzeugt.

[0005] Die vorliegende Erfindung betrifft die Aufgabe, den bekannten Verbund weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Ein Elektronik-Kühlmittelkreislauf wird in Kraftfahrzeugen zunehmend zur Kühlung von Steuergeräten verwendet. Ein solcher Kühlmittelkreislauf arbeitet zum Beispiel mit einer Kühlmitteltemperatur zwischen 0°C und 30°C. Dies ist auch eine für die Halbleiterstrahlungsquellen des Kraftfahrzeugscheinwerfers günstige Temperatur. Dies gilt auch noch für die Kühlmitteltemperatur eines Batterie-Kühlmittelkreislaufs, wie er ebenfalls zunehmend verwendet wird. Diese Kühlmitteltemperatur liegt in der Regel unterhalb von 60°C.

[0007] Diese Kühlkreisläufe eignen sich besser für eine Klimatisierung von Kraftfahrzeugscheinwerfern als die üblichen Kühlkreise von Verbrennungsmotoren, die Verbrennungswärme abführen und/oder das Motoröl kühlen. Gut geeignet ist wegen der vergleichsweise niedrigen Kühlmitteltemperatur auch noch ein Klimaanlagen-Kühlmittelkreislauf.

[0008] Durch die Klimatisierung des Kraftfahrzeugscheinwerfers mit einem dieser Kühlkreise werden die thermischen Belastungen der Ansteuerelektronik und der Kunststoffkomponenten gegenüber einer mit höheren Temperaturen erfolgenden Klimatisierung reduziert. Zum Beispiel wird ein Ausdampfen von Kunststoff aus Kunststoffkomponenten des Kraftfahrzeugscheinwerfers reduziert.

[0009] Reduziert werden auch Schwankungen der thermischen Längenänderungen sämtlicher Abmessungen im Innenraum des Kraftfahrzeugscheinwerfers, was für die Qualität der Abbildungseigenschaften des Kraftfahrzeugscheinwerfers vorteilhaft ist. Eine hohe Qualität ist insbesondere für eine erwünschte Schärfe von Hell-Dunkel-Grenzen in von dem Kraftfahrzeugscheinwerfer erzeugten Lichtverteilungen günstig. Scharfe und genau lokalisierte Hell-Dunkel-Grenzen sind zum Beispiel für Teilfernlicht-Lichtverteilungen erforderlich, bei denen definierte Bereiche abgedunkelt werden, um Blendungen anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden.

[0010] Weiter kann zum Beispiel auf eine kratzfeste und teure Anti-Fog-Lackierung der Abdeckscheibe verzichtet werden, weil die Klimatisierungs-Temperaturen andererseits hoch genug sind, um ein Kondensieren von Feuchtigkeit auf der Abdeckscheibe zu verhindern und/oder ein im Stillstand ggf. auftretendes Kondensat zu beseitigen.

[0011] Weiter ist bevorzugt, dass mehr als eine Halbleiterstrahlungsquelle in einem wärmeleitend berührenden Kontakt zu dem Kühlkörper an dem Kühlkörper befestigt angeordnet ist.

[0012] Weiter ist bevorzugt, dass in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer n wenigstens zwei mit dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs durchströmbare Kühlkörper angeordnet sind, wobei ein Eingang eines ersten der wenigstens zwei Kühlkörper hydraulisch mit dem Kühlmittelkreislauf verbunden ist und der Ausgang des ersten Kühlkörpers hydraulisch mit einem Eingang eines anderen der Kühlkörper hydraulisch verbunden ist und wobei der Ausgang des anderen der wenigstens zwei Kühlkörper hydraulisch entweder mit dem Kühlmittelkreislauf oder mit einem Eingang eines weiteren durchströmbaren Kühlkörpers verbunden ist.

[0013] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass auf je einem der durchströmbaren Kühlkörper jeweils eine Halbleiterstrahlungsquelle zusammen mit der Ansteuerelektronik, mit der die Halbleiterstrahlungsquelle ansteuerbar ist, in einem wärmeleitend berührenden thermischen Kontakt mit dem Kühlkörper angeordnet ist.

[0014] Bevorzugt ist auch, dass auf einem der Kühlkörper eine Halbleiterstrahlungsquelle in einem wärmeleitend berührenden Kontakt mit dem Kühlkörper angeordnet ist, mit der sichtbares Licht emittierbar ist.

[0015] Weiter ist bevorzugt, dass auf einem der Kühlkörper eine Halbleiterstrahlungsquelle in einem wärmeleitend berührenden Kontakt mit dem Kühlkörper angeordnet ist, mit der Radarstrahlung emittierbar ist.

[0016] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass auf einem der Kühlkörper eine Halbleiterstrahlungsquelle in einem wärmeleitend berührenden Kontakt mit dem Kühlkörper angeordnet ist, mit der Infrarotstrahlung emittierbar ist.

[0017] Bevorzugt ist auch, dass zwischen der Halbleiterstrahlungsquelle und dem Kühlkörper ein Wärmespreizer angeordnet ist, der in einem thermischen Kontakt sowohl mit der Halbleiterstrahlungsquelle als auch mit dem Kühlkörper angeordnet ist.

[0018] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wärmespreizer Kupfer, Graphit, Aluminiumnitrid oder ein Keramikmaterial oder eine Heatpipe aufweist.

[0019] Bevorzugt ist auch, dass der Kühlkörper einen in seinem Inneren von dem Eingang zu dem Ausgang verlaufenden Strömungskanal aufweist, der eine der Halbleiterstrahlungsquelle oder dem Wärmespreizer zugewandte Öffnung aufweist, die von der Halbleiterstrahlungsquelle oder dem Wärmespreizer dicht verschlossen wird.

[0020] Weiter ist bevorzugt, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer einen vom Gehäuse verschiedenen Rahmen aufweist, der dazu eingerichtet ist, an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt zu werden und an dem wenigstens ein Modul befestigt ist, das wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle aufweist.

[0021] Der Rahmen besteht bevorzugt aus Metall. Er kann aber auch aus einem Kunststoff bestehen. Wegen der Befestigung des Moduls an dem Rahmen weist das Gehäuse keine das Modul haltende Funktion auf und kann daher in Bezug auf andere Eigenschaften als seine Tragfähigkeit optimiert werden. Andere Eigenschaften sind in diesem Zusammenhang zum Beispiel eine Verzugsfestigkeit und, damit verbunden, eine Positioniergenauigkeit aller optischen Komponenten.

[0022] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Abdeckrahmen in dem Innenraum so angeordnet ist, dass sich zwischen dem Abdeckrahmen und einer Innenseite der Abdeckscheibe ein Luftspalt ergibt, der eine Luftströmung von an dem Kühlkörper und ggf. auch an der wenigstens einen Halbleiterstrahlungsquelle erwärmter Luft zwischen der Innenseite der Abdeckscheibe und dem Abdeckrahmen erlaubt.

[0023] Bei tiefen Umgebungstemperaturen kann der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlkörper und der Innenraumluft insbesondere auch in umgekehrter Richtung so verlaufen, dass die Innenraumluft am Kühlkörper erwärmt und über die Halbleiterstrahlungsquelle zur Abdeckscheibe transportiert wird, um diese von Feuchtigkeit in flüssiger und/oder gefrorener Form zu befreien.

[0024] Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. 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, der durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

[0025] Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:

Figur 1

einen Verbund aus einem Kraftfahrzeugscheinwerfer und einem Kühlmittelkreislauf eines nicht erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;

Figur 2

eine Ausgestaltung mit genau einem Strahlungsquellenwärmetauscher und mehreren nicht erfindungsgemäßen Halbleiterstrahlungsquellen;

Figur 3

eine Ausgestaltung mit mehreren hydraulisch in Reihe liegenden nicht erfindungsgemäßen Strahlungsquellenwärmetauschern;

Figur 4

eine Ausgestaltung mit mehreren hydraulisch parallel liegenden Kühlkörpern im Rahmen der Erfindung; und

Figur 5

eine Ausgestaltung eines Kühlkörpers mit einem zusätzlichen Wärmespreizer.

[0026] Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in sämtlichen Figuren jeweils gleiche Elemente oder zumindest Elemente, welche die gleiche Funktion ausüben.

[0027] Im Einzelnen zeigt die Figur 1 einen Verbund 10 aus einem Kraftfahrzeugscheinwerfer 12 und einem Kühlmittelkreislauf 14 eines Kraftfahrzeugs. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 12 weist wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle 16 und wenigstens einen Kühlkörper 18 auf. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 12 weist weiter ein Gehäuse 20 und eine transparente Abdeckscheibe 22 auf, die eine Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses 20 abdeckt und zusammen mit dem Gehäuse 20 einen Innenraum 24 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 begrenzt.

[0028] Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 12 weist bevorzugt einen vom Gehäuse 20 verschiedenen Rahmen 26 auf, der dazu eingerichtet ist, an einer Karosserie 28 des Kraftfahrzeugs befestigt zu werden. Das Gehäuse 20 ist bevorzugt direkt an dem Rahmen 26 befestigt. Der Rahmen 26 besteht bevorzugt aus Metall. Er kann aber auch aus einem Kunststoff bestehen.

[0029] An dem Rahmen 26 ist wenigstens ein Modul 30 befestigt, das wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle 16 aufweist. Wegen der Befestigung des Moduls 30 an dem Rahmen 26 weist das Gehäuse 20 keine das Modul 30 haltende Funktion auf und kann daher in Bezug auf andere Eigenschaften als seine Tragfähigkeit optimiert werden.

[0030] Das Modul 30 weist weiter eine optische Vorrichtung 32 auf, die dazu eingerichtet und angeordnet ist, von der Halbleiterstrahlungsquelle 16 ausgehende Strahlung 34, sei es sichtbares Licht, Infrarotstrahlung oder Radarstrahlung, durch die Abdeckscheibe 22 hindurch in einen vor dem Kraftfahrzeugscheinwerfer 12 liegenden Raum zu richten. Die optische Vorrichtung 32 weist im dargestellten Beispiel ein optisches Element in Form eines Reflektors auf. Alternativ oder ergänzend kann die optische Vorrichtung 32 auch eine Linse oder eine katadioptrische Optik aufweisen.

[0031] Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 12 weist eine untere Hälfte 12.1 und eine obere Hälfte 12.2 auf. Die Ortsangaben "oben" und "unten" beziehen sich dabei auf eine Anordnung des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 im Raum, die seiner Anordnung in einem in ein Straßenkraftfahrzeug eingebauten Zustand entspricht.

[0032] In dem Innenraum 24 ist ein Abdeckrahmen 36 nahe der Innenseite der dem Innenraum 24 zugewandten Abdeckscheibe 22 angeordnet. Der Abdeckrahmen 36 ist zumindest zu einem Teil in der unteren Hälfte 12.1 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 so angeordnet, dass er das Inventar des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12, insbesondere mechanische oder elektrische Komponenten, wie zum Beispiel ein Gebläse und/oder Teile des Kühlkörpers 18 gegen Einblicke von außerhalb des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 wenigstens teilweise abdeckt.

[0033] In dem Innenraum 24 sind wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle 16 und wenigstens ein Teil des Kühlkörpers 18 angeordnet. Die wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle 16 ist in einer Ausgestaltung eine Halbleiterstrahlungsquelle, mit der sichtbares Licht erzeugbar ist. In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist wenigstens eine der wenigstens einen Halbleiterstrahlungsquelle(n) 16 eine Halbleiterstrahlungsquelle 16, mit der Radarstrahlung erzeugbar ist. In einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist wenigstens eine der wenigstens einen Halbleiterstrahlungsquelle(n) 16 eine Halbleiterstrahlungsquelle 16, mit der Infrarotstrahlung erzeugbar ist.

[0034] Der Kühlkörper 18 weist einen Kühlmitteleingangsanschluss 40 und einem Kühlmittelausgangsanschluss 42 auf. Über diese Anschlüsse ist der Kühlkörper 18 hydraulisch mit dem Kühlmittelkreislauf 14 verbunden und daher mit Kühlmittel 44 vom Kühlmitteleingangsanschluss 40 zum Kühlmittelausgangsanschluss 42 durchströmbar. Innerhalb des Kühlkörpers sind der Kühlmitteleingangsanschluss 40 mit dem Kühlmittelausgangsanschluss 42 durch einen Hohlraum oder eine hohle Leitung verbunden und somit durchströmbar. Die Halbleiterstrahlungsquelle 16 ist mit dem Kühlkörper 18 wärmeleitend berührend gekoppelt.

[0035] Der Kühlkörper 18 ist dabei bevorzugt hydraulisch direkt mit dem Kühlmittelkreislauf 14 verbunden. Das bedeutet, dass keine weiteren Komponenten, insbesondere kein weiterer Kühlkörper hydraulisch zwischen den Kühlkörper 18 und den Kühlmittelkreislauf 14 geschaltet sind.

[0036] Der Kühlmittelkreislauf 14 ist bevorzugt ein Elektronik-Kühlmittelkreislauf oder ein Batteriekühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs.

[0037] Der Kühlmittelkreislauf 14 weist entsprechend wenigstens ein zu kühlendes Objekt 46 und einen Kühlmittelkreislaufwärmetauscher 48 auf, der dem Objekt 46 entzogene Wärme, die mit dem bevorzugt flüssigen Kühlmittel 44 des Kühlmittelkreislaufs 14 zum Kühlmittelkreislaufwärmetauscher 48 transportiert wird, zum Beispiel an einen Kühlluftstrom abgibt. Das zu kühlende Objekt 46 ist zum Beispiel ein Steuergerät oder eine Mehrzahl von Steuergeräten oder eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, in das der Kraftfahrzeugscheinwerfer 12 eingebaut wird.

[0038] Das im Kühlmittelkreislauf 14 zirkulierende Kühlmittel 44 weist im Betrieb des Kraftfahrzeuges im eingeschwungenen Zustand beispielsweise eine mittlere Temperatur von ca. 30°C in dem Fall auf, in dem der Kühlmittelkreislauf 14 ein Elektronikkühlmittelkreislauf ist, und ca. 60°C für den Fall auf, dass der Kühlmittelkreislauf 14 ein Batteriekühlmittelkreislauf ist.

[0039] Wegen der großen Wärmetransportkapazität von flüssigem Kühlmittel 44 (zum Beispiel Wasser) und der guten Wärmeleitung des Kühlkörpers 18, der bevorzugt aus einem gut wärmeleitenden Material, zum Beispiel einer Aluminium und/oder Magnesium enthaltenden Legierung besteht, nimmt der Kühlkörper 18 etwa die gleiche Temperatur wie das Kühlmittel 44 an.

[0040] Über die Oberfläche des Kühlkörpers 18 findet ein Wärmeaustausch und zumindest teilweise erfolgender Temperaturausgleich zwischen der Luft im Innenraum 24 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 und dem Kühlkörper 18 statt.

[0041] Dadurch kann der Innenraum 24 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 klimatisiert werden. Bei hohen Temperaturen wirkt der Kühlkörper 18 kühlend, und bei niedrigen Temperaturen wirkt er als Heizkörper.

[0042] Zusätzlich ergibt sich eine effektive Kühlung der wenigstens einen Halbleiterstrahlungsquelle 16, da deren Wärme von dem Kühlkörper 18 aufgenommen und über den Kühlkreis 14 dissipiert werden kann.

[0043] Ein Wärmeaustausch zwischen der Luft im Innenraum 24 und dem Kühlkörper 18 kann noch verbessert werden, wenn im Innenraum 24 ein Gebläse 38 angeordnet ist, das eine Luftströmung 60 im Innenraum 24 antreibt. Bei tiefen Umgebungstemperaturen kann der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlkörper 18 und der Innenraumluft insbesondere auch in umgekehrter Richtung so verlaufen, dass die Innenraumluft am Kühlkörper 18 erwärmt und über die Halbleiterstrahlungsquelle 16 zur Abdeckscheibe 22 transportiert wird, um diese von Feuchtigkeit in flüssiger und/oder gefrorener Form zu befreien.

[0044] Ein ggf. vorhandener Abdeckrahmen 36 ist in dem Innenraum 24 so angeordnet, dass sich zwischen dem Abdeckrahmen 36 und einer Innenseite der Abdeckscheibe 22 ein Luftspalt 62 ergibt, der eine Luftströmung 60 von an dem Kühlkörper 18 und ggf. auch an der wenigstens einen Halbleiterstrahlungsquelle 16 erwärmter Luft zwischen der Innenseite der Abdeckscheibe 22 und dem Abdeckrahmen 36 erlaubt. Mit dieser Luftströmung 60 streicht die erwärmte Luft an der Innenseite der Abdeckscheibe 22 bevorzugt flächig verteilt entlang.

[0045] Durch die an der Innenseite der Abdeckscheibe 22 entlangstreichende warme Luftströmung 60 erwärmt sich die Abdeckscheibe 22, so dass dort eine Kondensation von Feuchtigkeit erschwert und ggf. gefrorene Feuchtigkeit aufgetaut und abtransportiert wird. Die Luftströmung 60 wird durch Konvektion und/oder durch eine Sogwirkung von außen an Ventilationsöffnungen 64, 66 vorbeiströmender Luft und/oder durch oder das Gebläse 38 erzeugt, das zum Beispiel im Innenraum 24 Luft ansaugt und zur Abdeckscheibe 22 bläst. Über eine ggf. vorhandene

[0046] Ventilationsöffnung, bevorzugt über zwei Ventilationsöffnungen 64, 66 im Gehäuse 20 findet ein Austausch der Luftfüllung des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 statt, so dass feuchte Luft aus dem Innenraum 24 austreten und Luft von außen in den Innenraum 24 eintreten kann.

[0047] Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung, bei der in dem Innenraum 24 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 genau ein an den Kühlmittelkreislauf 14 angeschlossener und mit Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 14 durchströmbarer Kühlkörper 18 angeordnet ist. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 2 zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Kühlkörper 18 mehrere Halbleiterstrahlungsquellen 16.1, 16.2, 16.3 in einem thermischen, wärmeleitenden Kontakt zu dem Kühlkörper 18 befestigt angeordnet sind. Die Figur 2 repräsentiert insbesondere eine Ausgestaltung mit einem einzigen zentralen Kühlkörper 18, an dem sämtliche zu kühlenden Halbleiterstrahlungsquellen 16.1, 16.2, 16.3 in einem thermischen Kontakt angeordnet und befestigt sind.

[0048] Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung, bei der in dem in Innenraum 24 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 12 mehr als ein mit dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 14 durchströmbarer Kühlkörper 18.1, 18.2, 18.3 angeordnet ist. Beim Gegenstand der Figur 3 sind n gleich 3 mit dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs durchströmbare Kühlkörper 18.1, 18.2, 18.3 in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer angeordnet.

[0049] Die n Kühlkörper 18.1, 18.2, 18.3 sind dabei hydraulisch in Reihe geschaltet. Das heißt, dass ein Eingang eines ersten Kühlkörpers 18.1 der n Kühlkörper hydraulisch mit dem Kühlmittelkreislauf 14 verbunden ist, und der Ausgang des ersten Kühlkörpers 18.1 hydraulisch mit einem Eingang eines zweiten Kühlkörpers 18.2 verbunden ist. Der Ausgang des zweiten Kühlkörpers 18.2 ist hydraulisch mit einem Eingang des dritten Kühlkörpers 18.3 verbunden. Der Ausgang des dritten Kühlkörpers 18.3 ist hydraulisch mit einem Eingang des Kühlmittelkreislaufs 14 verbunden. Alternativ zu der Verbindung mit dem Kühlmittelkreislauf 14 kann der Ausgang des dritten Kühlkörpers auch mit einem Eingang eines weiteren durchströmbaren Kühlkörpers verbunden sein. Es versteht sich, dass die Zahl n der Kühlkörper auch von 3 abweichen kann.

[0050] In Bezug auf die Reihenfolge, in der die Kühlkörper durchströmt werden, ist Folgendes bevorzugt: Braucht die Funktionseinheit, die mit einem bestimmten Kühlkörper gekühlt wird, stabile Betriebsbedingungen, dann wird dieser Kühlkörper bevorzugt am Anfang der hydraulischen Reihenschaltung angeordnet, so dass das Kühlmittel erst durch diesen Kühlkörper hindurchströmt, bevor es zu den übrigen Kühlkörpern der hydraulischen Reihenschaltung geführt wird. Solche Funktionseinheiten sind zum Beispiel solche, die einen Halbleiterlaser aufweisen. Halbleiterlaser werden zum Beispiel zur Erzeugung von Fernlichtverteilungen oder für LIDAR (light detection and ranging) verwendet. Auch Kühlkörper von Funktionseinheiten, die nur vergleichsweise wenig abzuführende Wärme erzeugen und die möglicherweise nur in einem begrenzten Temperaturbereich betrieben werden dürfen, werden bevorzugt am Anfang der hydraulischen Reihenschaltung angeordnet. Weniger empfindliche Funktionseinheiten werden auf den weiteren Kühlkörpern der Reihenschaltung angeordnet.

[0051] Beim Gegenstand der Figur 3 kann die Kühlflüssigkeit von einem zentralen Zulauf von Kühlkörper zu Kühlkörper mit Schläuchen geleitet werden und an einem zentralen Ablauf wieder aus dem Kraftfahrzeugscheinwerfer herausgeführt werden. Als Vorteil ergibt sich eine minimale Kühlkörpergröße.

[0052] Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung, bei der
in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer n = 2 zwei mit dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs durchströmbare Kühlkörper 18.4, 18.5 angeordnet sind, deren Eingänge stromaufwärts von den beiden Kühlkörpern 18.4, 18.5 hydraulisch miteinander verbunden und deren Ausgänge stromabwärts von den beiden Kühlkörpern 18.4, 18.5 hydraulisch miteinander verbunden sind. Die beiden Kühlkörper 18.4, 18.5 sind daher hydraulisch parallel mit dem übrigen Kühlmittelkreislauf 14 verbunden.

[0053] Figur 5 zeigt eine Halbleiterstrahlungsquelle 16, die zusammen mit ihrer Ansteuerelektronik 68 wärmeleitend an einem Kühlkörper 18 befestigt ist. Zwischen der Halbleiterstrahlungsquelle 16 und dem Kühlkörper 18 ist ein Wärmespreizer 70 angeordnet, der in einem wärmeleitenden Kontakt sowohl mit der die Halbleiterstrahlungsquelle 16 als auch mit dem Kühlkörper 18 steht.

[0054] Der gut wärmeleitende Wärmespreizer 70 nimmt die von der ggf. punktförmigen Halbleiterstrahlungsquelle 16 ausgehende Wärme schnell auf. Die Wärme verteilt sich entsprechend schnell in dem nicht punktförmigen Wärmespreizer 70 und geht von dort in den Kühlkörper 18 oder direkt in das Kühlmittel 44 über. Mit dem Wärmespreizer 70 werden unerwünschte Temperaturspitzen, die in der ggf. näherungsweise punktförmigen Halbleiterstrahlungsquelle 16 auftreten können, wirkungsvoll vermieden. Der Wärmespreizer 70 weist dazu bevorzugt ein gut wärmeleitendes Material wie Kupfer, Graphit, Aluminiumnitrid oder ein Keramikmaterial oder eine Heatpipe auf.

[0055] Um die Wärme auch effektiv von dem Wärmespreizer 70 abzuführen, weist der Kühlkörper 18 in einer bevorzugten Ausgestaltung einen in seinem Inneren von dem Eingang zu dem Ausgang verlaufenden Strömungskanal auf, der eine der Halbleiterstrahlungsquelle oder der Heatpipe zugewandte Öffnung 72 aufweist, die von der Halbleiterstrahlungsquelle 16 oder dem Wärmespreizer 70 dicht verschlossen wird. Auf diese Weise kontaktiert das den Kühlkörper 18 durchströmende Kühlmittel 44 eine Oberfläche des Wärmespreizers 70 unmittelbar, so dass ein Teil der vom Wärmespreizer 70 abgegebenen Wärme direkt in das bevorzugt flüssige Kühlmittel 44 übergeht, was eine besonders effektive Entwärmung, bzw. Kühlung der Halbleiterstrahlungsquelle 16 bewirkt.

Ansprüche

1. Verbund (10) aus einem Kraftfahrzeugscheinwerfer (12) und einem Kühlmittelkreislauf (14) eines Kraftfahrzeugs, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer (12) eine Halbleiterstrahlungsquelle (16) und einen Kühlkörper (18.4,18.5) aufweist, der hydraulisch mit dem Kühlmittelkreislauf (14) gekoppelt ist, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer (12) ein Gehäuse (20) und eine transparente Abdeckscheibe (22) aufweist, die eine Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses (20) abdeckt und die zusammen mit dem Gehäuse (20) einen Innenraum (24) des Kraftfahrzeugscheinwerfers (12) begrenzt, wobei die Halbleiterstrahlungsquelle (16) in dem Innenraum (24) angeordnet ist und dass der Kühlmittelkreislauf (14) ein Elektronik-Kühlmittelkreislauf oder ein BatterieKühlmittelkreislauf oder ein Klimaanlagen-Kühlkreis des Kraftfahrzeugs ist, wobei der Kühlkörper (18.4,18.5) einen an den Kühlmittelkreislauf (14) hydraulisch angeschlossenen Kühlmitteleingangsanschluss (40) und einen an den Kühlmittelkreislauf hydraulisch angeschlossenen Kühlmittelausgangsanschluss (42) aufweist und vom Kühlmitteleingangsanschluss (40) zum Kühlmittelausgangsanschluss (42) mit Kühlmittel (44) des Kühlmittelkreislaufs (14) durchströmbar ist, und wobei in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer (12) mehr als ein mit dem Kühlmittel (44) des Kühlmittelkreislaufs (14) durchströmbarer Kühlkörper (18.4,18.5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer (12) wenigstens zwei mit dem Kühlmittel (44) des Kühlmittelkreislaufs (14) durchströmbare Kühlkörper (18.4, 18.5) angeordnet sind, deren Eingänge stromaufwärts von den beiden Kühlkörpern (18.4, 18.5) hydraulisch miteinander verbunden und deren Ausgänge stromabwärts von den beiden Kühlkörpern (18.4, 18.5) hydraulisch miteinander verbunden sind.

2. Verbund (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Halbleiterstrahlungsquelle (16.1, 16.2, 16.3) in einem thermischen Kontakt zu dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) an dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) befestigt angeordnet ist.

3. Verbund (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der Kühlkörper (18.4, 18.5) eine Halbleiterstrahlungsquelle (16) in einem wärmeleitend berührenden Kontakt mit dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) angeordnet ist, mit der sichtbares Licht emittierbar ist.

4. Verbund (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der Kühlkörper (18.4, 18.5) eine Halbleiterstrahlungsquelle (16) in einem wärmeleitend berührenden Kontakt mit dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) angeordnet ist, mit der Radarstrahlung emittierbar ist.

5. Verbund (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der Kühlkörper (18.4, 18.5) eine Halbleiterstrahlungsquelle (16) in einem wärmeleitend berührenden Kontakt mit dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) angeordnet ist, mit der Infrarotstrahlung emittierbar ist.

6. Verbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Halbleiterstrahlungsquelle (16) und dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) ein Wärmespreizer (70) angeordnet ist, der in einem wärmeleitend berührenden Kontakt sowohl mit der Halbleiterstrahlungsquelle (16) als auch mit dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) angeordnet ist.

7. Verbund (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespreizer (70) Kupfer, Graphit, Aluminiumnitrid oder ein Keramikmaterial oder eine Heatpipe aufweist.

8. Verbund (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Kühlkörper (18.4, 18.5) einen in seinem Inneren von dem Eingang zu dem Ausgang verlaufenden Strömungskanal aufweist, der eine der Halbleiterstrahlungsquelle (16) oder dem Wärmespreizer (70) zugewandte Öffnung aufweist, die von der Halbleiterstrahlungsquelle (16) oder dem Wärmespreizer (70) dicht verschlossen wird.

9. Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (12) einen vom Gehäuse (20) verschiedenen Rahmen (26) aufweist, der dazu eingerichtet ist, an einer Karosserie (28) des Kraftfahrzeugs befestigt zu werden und an dem wenigstens ein Modul (30) befestigt ist, das wenigstens eine Halbleiterstrahlungsquelle (16) aufweist.

10. Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdeckrahmen (36) in dem Innenraum (24) so angeordnet ist, dass sich zwischen dem Abdeckrahmen (36) und einer Innenseite der Abdeckscheibe (22) ein Luftspalt (62) ergibt, der eine Luftströmung (60) von an dem jeweiligen Kühlkörper (18.4, 18.5) und ggf. auch an der wenigstens einen Halbleiterstrahlungsquelle (16) erwärmter Luft zwischen der Innenseite der Abdeckscheibe (22) und dem Abdeckrahmen (36) erlaubt.

Claims

1. Combination (10) of a motor vehicle headlight (12) and a coolant circuit (14) of a motor vehicle, the motor vehicle headlight (12) comprising a semiconductor radiation source (16) and a heat sink (18.4, 18.5) which is hydraulically coupled to the coolant circuit (14), the motor vehicle headlight (12) comprising a housing (20) and a transparent cover plate (22), which covers a light exit opening of the housing (20) and which, together with the housing (20), delimits an interior (24) of the motor vehicle headlight (12), the semiconductor radiation source (16) being arranged in the interior (24), and that the coolant circuit (14) is an electronic coolant circuit or a battery coolant circuit or an air-conditioning cooling circuit of the motor vehicle, the heat sink (18.4, 18.5) comprising a coolant inlet connection (40) hydraulically connected to the coolant circuit (14) and a coolant outlet connection (42) hydraulically connected to the coolant circuit, and it being possible for coolant (44) of the coolant circuit (14) to flow through the heat sink from the coolant inlet connection (40) to the coolant outlet connection (42), and

more than one heat sink (18.4, 18.5), through which the coolant (44) of the coolant circuit (14) can flow, being arranged in the motor vehicle headlight (12), characterized in that

at least two heat sinks (18.4, 18.5), through which the coolant (44) of the coolant circuit (14) can flow, are arranged in the motor vehicle headlight (12), the inlets of which heat sinks are hydraulically interconnected upstream of the two heat sinks (18.4, 18.5), and the outlets of which heat sinks are hydraulically interconnected downstream of the two heat sinks (18.4, 18.5).

2. Combination (10) according to claim 1, characterized in that more than one semiconductor radiation source (16.1, 16.2, 16.3) is fastened to the associated heat sink (18.4, 18.5) so as to be in thermal contact with the associated heat sink (18.4, 18.5).

3. Combination (10) according to claim 2, characterized in that on one of the heat sinks (18.4, 18.5), a semiconductor radiation source (16), with which visible light can be emitted, is arranged so as to be in thermally conductive physical contact with the associated heat sink (18.4, 18.5).

4. Combination (10) according to claim 2, characterized in that on one of the heat sinks (18.4, 18.5), a semiconductor radiation source (16), with which radar radiation can be emitted, is arranged so as to be in thermally conductive physical contact with the associated heat sink (18.4, 18.5).

5. Combination (10) according to claim 2, characterized in that on one of the heat sinks (18.4, 18.5), a semiconductor radiation source (16), with which infrared radiation can be emitted, is arranged so as to be in thermally conductive physical contact with the associated heat sink (18.4, 18.5).

6. Combination (10) according to any of the preceding claims characterized in that a heat spreader (70) is arranged between the semiconductor radiation source (16) and the associated heat sink (18.4, 18.5), which heat spreader is arranged so as to be in thermally conductive physical contact with both the semiconductor radiation source (16) and the associated heat sink (18.4, 18.5).

7. Combination (10) according to claim 6, characterized in that the heat spreader (70) comprises copper, graphite, aluminum nitride, or a ceramic material or a heat pipe.

8. Combination (10) according to claim 7, characterized in that the associated heat sink (18.4, 18.5) has in its interior a flow channel running from the inlet to the outlet, which flow channel has an opening facing the semiconductor radiation source (16) or the heat spreader (70), which opening is tightly sealed by the semiconductor radiation source (16) or the heat spreader (70).

9. Combination according to any of the preceding claims, characterized in that the motor vehicle headlight (12) comprises a frame (26), which is different from the housing (20) and is designed to be fastened to a body (28) of the motor vehicle and to which at least one module (30) is fastened which has at least one semiconductor radiation source (16).

10. Combination according to any of the preceding claims, characterized in that a cover frame (36) is arranged in the interior (24) such that an air gap (62) results between the cover frame (36) and an inner face of the cover plate (22), which air gap allows an air flow (60) of air heated by the associated heat sink (18.4, 18.5) and optionally also by the at least one semiconductor radiation source (16) between the inner face of the cover plate (22) and the cover frame (36).

Revendications

1. Ensemble (10) constitué d'un projecteur de véhicule à moteur (12) et d'un circuit de fluide de refroidissement (14) d'un véhicule à moteur, dans lequel le projecteur de véhicule à moteur (12) comprend une source de rayonnement à semi-conducteur (16) et un dissipateur thermique (18.4, 18.5), qui est couplé de manière hydraulique au circuit de fluide de refroidissement (14), dans lequel le projecteur de véhicule à moteur (12) présente un boîtier (20) et une plaque de recouvrement transparente (22) qui recouvre une ouverture de sortie de lumière du boîtier (20) et qui, conjointement avec le boîtier (20), délimite un espace intérieur (24) du projecteur de véhicule à moteur (12), dans lequel la source de rayonnement à semi-conducteur (16) est agencée dans l'espace intérieur (24), le circuit de fluide de refroidissement (14) étant un circuit de fluide de refroidissement de système électronique ou un circuit de fluide de refroidissement de batterie ou un circuit de fluide de refroidissement de système de climatisation du véhicule à moteur, dans lequel le dissipateur thermique (18.4, 18.5) présente un raccord d'admission de fluide de refroidissement (40), relié de manière hydraulique au circuit de fluide de refroidissement (14), et un raccord de sortie de fluide de refroidissement (42) relié de manière hydraulique au circuit de fluide de refroidissement, et peut être traversé depuis le raccord d'admission d'agent de refroidissement (40) jusqu'au raccord de sortie de fluide de refroidissement (42) par un fluide de refroidissement (44) du circuit de fluide de refroidissement (14), et

dans lequel plus d'un dissipateur thermique (18.4, 18.5) pouvant être traversé par le fluide de refroidissement (44) du circuit de fluide de refroidissement (14) sont agencés dans le projecteur de véhicule à moteur (12), caractérisé en ce que

au moins deux dissipateurs thermiques (18.4, 18.5) pouvant être traversés par le fluide de refroidissement (44) du circuit de fluide de refroidissement (14) sont agencés dans le projecteur de véhicule à moteur (12), dont les entrées sont reliées de manière hydraulique les unes aux autres en amont des deux dissipateurs thermiques (18.4, 18,5), et dont les sorties sont reliées de manière hydraulique les unes aux autres en aval des deux dissipateurs thermique (18.4, 18,5).

2. Ensemble (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que plus d'une source de rayonnement à semi-conducteur (16.1, 16.2, 16.3) sont agencées de manière fixe au niveau du dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5), en contact thermique avec le dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5).

3. Ensemble (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une source de rayonnement à semi-conducteur (16) est agencée sur l'un des dissipateurs thermiques (18.4, 18.5), en contact de conduction de chaleur avec le dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5), à l'aide de laquelle de la lumière visible peut être émise.

4. Ensemble (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une source de rayonnement à semi-conducteur (16) est agencée sur l'un des dissipateurs thermiques (18.4, 18.5), en contact de conduction de chaleur avec le dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5), à l'aide de laquelle un faisceau radar peut être émis.

5. Ensemble (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une source de rayonnement à semi-conducteur (16) est agencée sur l'un des dissipateurs thermiques (18.4, 18.5), en contact de conduction de chaleur avec le dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5), à l'aide de laquelle un rayonnement infrarouge peut être émis.

6. Ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre la source de rayonnement à semi-conducteur (16) et le dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5) est agencé un répartiteur de chaleur (70), qui est agencé en contact de conduction de chaleur tant avec la source de rayonnement à semi-conducteur (16) qu'avec le dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5).

7. Ensemble (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le répartiteur de chaleur (70) comprend du cuivre, du graphite, du nitrure d'aluminium ou un matériau de céramique ou un caloduc.

8. Ensemble (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5) présente un canal d'écoulement s'étendant, dans son intérieur, depuis l'admission jusqu'à la sortie, qui présente une ouverture faisant face à un élément parmi la source de rayonnement à semi-conducteur (16) et le répartiteur de chaleur (70), l'ouverture étant fermée de manière étanche par la source de rayonnement à semi-conducteur (16) ou le répartiteur de chaleur (70).

9. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le projecteur de véhicule automobile (12) présente un cadre (26) différent du boîtier (20), qui est conçu pour être fixé à une carrosserie (28) du véhicule à moteur et au niveau duquel est fixé au moins un module (30) qui présente au moins une source de rayonnement à semi-conducteur (16).

10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un cadre de recouvrement (36) est agencé dans l'espace intérieur (24) de telle sorte qu'un entrefer (62) est obtenu entre le cadre de recouvrement (36) et un côté interne de la plaque de recouvrement (22), qui permet un écoulement d'air (60) de l'air chauffé au niveau du dissipateur thermique respectif (18.4, 18.5) et, le cas échéant, aussi au niveau de la source de rayonnement à semi-conducteur (16), entre le côté interne de la plaque de recouvrement (22) et le cadre de recouvrement (36).

Zeichnung