CN105452057A - 头灯密封罩的热学功能 - Google Patents

Abstract

描述了一种头灯单元10,110，包括反射器12和灯安装腔体20。灯30,130安装在灯安装腔体20内。灯安装腔体20通过部分柔性的材料的罩40密封。罩40提供为与灯30热学接触的热量扩散器和耗散元件。

Description

头灯密封罩的热学功能

技术领域

本发明涉及头灯单元，特别地用于诸如汽车、卡车或摩托车之类的机动车辆。

背景技术

已知头灯单元包括安装在灯安装腔体内的灯和反射器。在操作中，光从灯发射并且在反射器处反射以形成期望光照性质的射束，特别地用于机动车辆的前方照明。

在操作中，供应到灯的电力仅部分地转换成光，而其余部分使灯升温。已知白炽灯具有相对低的效率，使得生成增加量的热量。然而，白炽灯，特别地卤素灯，一般可以承受较高的温度。而且，在白炽灯中，在灯丝中生成的热量高效地辐射到外部。

LED灯具有较高的效率，但是对于温度更加敏感。热量在相当小的空间中生成，并且没有高效地辐射。因此，特别地对于具有LED灯的头灯单元，热学管理是重要的。

JP2013030371A描述了一种用于机动车辆的头灯。头灯包括直接附连到热量辐射部分的LED和驱动器电路。驱动器电路通过树脂密封。热量辐射部分包括前表面、向上延伸到LED的延伸部分、以及形成在后表面中的辐射散热片。

DE10224004A1公开了一种头灯单元，包括反射器和灯。灯包括驱动器和安装在驱动器处的热沉12。灯安装在反射器的腔体中。腔体通过柔性罩密封。

发明内容

可以考虑以下目的：提供一种具有可以帮助灯的热学管理的简单构造和处置的头灯单元。

该目的通过根据权利要求1的头灯单元实现。从属权利要求引用本发明的优选实施例。

在新颖LED灯的上下文中，本发明人已经考虑到原始意图与卤素灯一同使用的已知头灯单元的构造和安装。提供在反射器处的安装腔体可以通过橡胶罩封闭，如使得安装腔体和安装在其内的灯抵靠机动车辆的电机舱进行密封并且免受灰尘和水分损害。

本发明的一个底层想法是使用作为热量扩散器和耗散元件的安装腔体的密封罩。

根据本发明的头灯单元包括具有灯安装腔体和安装在其中的灯的反射器。反射器可以是凹面反射器，并且安装腔体可以提供成使得包括实际发光元件的灯的灯头定位在反射器内，而灯的底座可以至少部分地安装在反射器的外部。灯可以是卤素灯，但是优选为LED灯，其中发光元件包括一个或多个半导体照明元件，诸如LED或OLED（为了简化，在此统一称为LED）。

根据一方面，灯安装腔体通过至少部分地由柔性材料制成的罩密封。罩的柔性提供了其可以容易地安置、卸装和重安置，例如以用于更换灯，而同时仍旧提供用于灯安装腔体的密封。密封优选地保护灯安装腔体免受水和/或尘埃侵入。如结合优选实施例将变得明显的，灯安装腔体可以例如包括外腔体壁，并且罩可以提供成与壁密封接触，例如作为它周围的密封环。

根据本发明的一方面，将罩提供为热量扩散器和耗散元件，并且与灯热学接触。在该情况中，罩可以充当热量扩散器和耗散元件，如果其具有总体上足够的热导率，或者其至少部分具有足够的热导率以扩散灯处所生成的热量的话。改进的热导率提供了来自灯的热量通过罩内的热量传导而扩散。作为罩的相对大表面的结果，热量将高效地耗散到环境中。

如结合优选实施例将变得明显的，至少部分地由柔性材料制成的罩的热导率可以通过使用具有足够高的热量传导性的柔性材料和/或通过提供一个或多个热量传导元件来获得，一个或多个热量传导元件可以例如嵌入在柔性材料内。

充当热量扩散器和耗散元件的罩与灯之间的热学接触涉及罩直接接触灯的部分（例如灯底座），或者热学接触通过具有良好热导率的中间热量传导元件来提供。

根据本发明的头灯单元因而提供一种简单的构造，其中作为具有密封功能的部分的罩现在作为热量扩散器和耗散元件而服务于另外的目的。这提供了紧凑的布置。针对反射器内的灯的安装和更换的处置是简单的。

罩的改进的热量扩散功能对于LED灯特别有利。

根据一个优选方面，罩可以具有大于50W/mK的总体热导率。进一步优选地，热导率可以等于或大于70W/mK，特别优选地≥100W/mK。虽然诸如天然橡胶、聚氨酯橡胶或硅树脂橡胶之类的已知柔性密封材料具有仅1W/mK或甚至明显在其以下的热导率，但是存在具有例如140W/mK或以上的热导率的可得到的基于石墨的材料。这样的材料可以包括石墨或者嵌入在塑料中的石墨，要么作为宏观的石墨元件要么作为具有石墨填充物的塑料材料。这些材料可以用于罩以提供热量扩散器和耗散功能。

可替换地，或者除具有良好热量传导的柔性材料之外，罩可以包括至少一个热量传导元件，其可以例如嵌入在柔性材料内。嵌入的热量传导元件可以是例如单个元件，例如由诸如铝或优选地铜之类的金属制成，其可以具有配合在罩内的任何期望的形状，诸如例如环形形状、板等。可替换地，可以嵌入多个金属主体。例如，可以提供例如由Cu或Al制成的薄金属板。在一方面中，热量传导元件可以提供为细长形状并且在罩内径向布置，即从中心延伸到其外围，以改进远离可能与灯热学接触的中心的热量传导。在另一方面中，可以嵌入例如由石墨、碳或诸如Cu或Al之类的金属制成的一个或多个线或纤维垫。

根据一个优选方面，罩可以包括嵌入在柔性材料内的多个热量传导元件，诸如例如金属、石墨或碳热量传导元件。这些可以例如提供为纤维、颗粒或以其它形式，其贡献于罩的总体热导率。

灯可以包括具有一个或多个照明元件的灯头，以及具有机械固定和/或电气连接构件的底座。特别地，底座可以布置成与罩热学接触，尤其优选地与罩直接接触。

根据本发明的一个优选实施例，灯包括一个或多个LED照明元件。驱动器电路然后可以提供在头灯单元内以向LED照明元件供应电力。特别优选的是提供与罩热学接触的驱动器电路。以此方式，不仅在LED照明元件处生成的热量，而且还有在驱动器处生成的热量可以通过罩耗散。

根据一个实施例，驱动器电路可以提供为灯的部分。特别地，其可以提供在灯的底座内。然后优选的是罩包括腔体，其成形和布置成在其中至少部分地接收灯的底座，特别优选地与其直接接触。

根据可替换的实施例，驱动器电路可以独立于灯而提供，并且可以至少部分地嵌入在罩内。灯在该情况中然后电气和热学连接到驱动器。因此，由通过埋嵌布置成与罩良好热学接触的驱动器生成的热量通过罩良好地耗散。此外，由灯生成的热量通过驱动器传导以通过罩耗散。

根据一个优选实施例，罩可以包括例如平坦、圆形形状的后盖以及从后盖伸出的密封环。提供密封环以密封地接合例如反射器颈部处的壳体以提供用于安装腔体的密封。后盖优选地与灯和/或驱动器电路热学接触。

本发明的这些和其它方面从以下实施例将是明显的并且将参照以下实施例进行阐述。

附图说明

在图中：

图1示出头灯单元的第一实施例的透视分解视图；

图2示出具有沿线A…A取得的截面的图1的实施例的截面视图；

图3示出头灯单元的第二实施例的截面视图。

具体实施方式

如图1、图2中所示的头灯单元10的第一实施例包括具有反射器颈部14的碗形反射器12。外反射器壳体形成反射器颈部14周围的柱体壁16。

反射器颈部14和柱体壁16限定用于灯30的安装腔体20。灯30包括灯头22和底座24，其包含具有径向参考突起的参考环26。

在图2的截面视图中所示的安装定位中，灯30定位成使灯头22伸出到反射器12的内部中并且灯底座24定位在安装腔体20内。参考环26通过安装弹簧28固定到反射器颈部14。参考突起提供灯定位和取向相对于反射器12的精确对准。

安装腔体20通过罩40封闭。如从图2的截面视图可见的，罩40包括与密封环44一体提供的圆形盘状后盖42。密封环44柔性地围绕安装腔体20的柱体壁16，从而密封安装腔体20，例如免受尘埃、水分等损害。

在所示示例中，灯30是LED灯，包括（仅示意性地示出）灯头22内的多个LED元件32，其电气连接到提供在灯底座24内的驱动器电路34。驱动器电路34经由所示插头连接器供应到来自机动车辆的板上电力并且将供应电压转换成如LED32用于操作所必要的电压和电流。

将罩40提供为用于灯30在操作中所生成的热量（即在LED32处和在驱动器电路34内生成的热量）的热量扩散器和耗散元件。如从图2可见，罩40包括形成在后盖42中的腔体46。灯30的底座24的部分，并且特别地驱动器电路34所位于的部分，被接收在腔体46内，其具有使得腔体46的壁与灯底座24的下部的外表面紧密接触的对应形状和大小。

因此，灯底座24与罩良好热学接触。

罩40由柔性材料制成，其允许密封环44处的密封，但是同时提供良好的热量传导以履行热量扩散器和耗散功能。嵌入在颈盖42内的是铜环50，其服务于增加热量传导和耗散。

形成密封环44并且嵌入金属环50的柔性材料由于嵌入的金属纤维（未示出）而具有增加的热导率。

图3示出头灯单元110的可替换实施例。由于头灯单元110在大部分上对应于头灯单元10的第一实施例，因此相同的部分通过相同的参考标号来指示。在下文中，将仅进一步解释实施例之间的差异。

在第二实施例中，提供罩140，其包括驱动器电路134。灯130包括缩短的底座124，其仅提供到LED32的电气连接。

在图3中所示的安装定位中，罩140密封安装腔体20。灯底座124经由插头连接电气耦合到嵌入在罩140的后盖42内的驱动器电路134。

罩140由具有嵌入的碳热量传导颗粒的合成橡胶材料制成。因此，材料保留柔性并且仍旧提供良好的热量传导以耗散来自集成驱动器电路134的热量以及通过灯底座124传导的来自灯头22的热量。

在第一和第二实施例二者中，可以通过将灯头22插入到反射器颈部14中并且利用弹簧28将参考环26固定到反射器颈部14来将灯30,130容易地安置在反射器12内。此后，安装腔体20通过柔性罩40,140密封，其被提供成紧密接触并且因此提供用于LED32所生成的热量的良好热量传导。特别地，在电气驱动器电路34,134内生成的热量可以通过罩40,140的热量扩散器和耗散材料来耗散。可以通过移除罩40,140来容易地更换灯30,130。

虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

例如，可以提供具有不同形状的罩40,140。为了改进热量传导和耗散，除图2中所示的环50之外的其它金属元件可以嵌入在罩40,140内。

罩可以由各种不同的材料制成并且具有不同的嵌入结构以实现总体良好的热量传导，并且由于在大表面积之上分布热量，因此实现良好的热量耗散。优选的是基于石墨的柔性材料，或者由Cu和/或Al制成的薄金属罩。另外的示例可以是例如缠绕的Cu或Al垫。

本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变形。在权利要求中，“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述或者以上在相互不同的实施例中解释某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。权利要求中的任何参考标记不应当解释为限制范围。

Claims (9)

1.头灯单元，包括：

-反射器（12），

-提供在所述反射器（12）处的灯安装腔体（20），

-安装在所述灯安装腔体（20）内的灯（30），（130），

-其中所述灯安装腔体（20）通过至少部分柔性的材料的罩（40），（140）密封，所述罩（40）从与灯（30），（130）分离的腔体（20）可拆卸，

-并且其中所述罩（40），（140）提供为与所述灯（30），（130）热学接触的热量扩散器和耗散元件。

2.根据权利要求1的头灯单元，其中

-所述罩（40），（140）具有大于50W/mK的热导率。

3.根据以上权利要求中的一项的头灯单元，其中

-所述罩（40），（140）包括具有至少一个嵌入的热量传导元件（50）的柔性材料。

4.根据以上权利要求中的一项的头灯单元，其中

-所述罩（40），（140）包括具有嵌入的金属、石墨或碳热量传导元件的柔性材料。

5.根据以上权利要求中的一项的头灯单元，其中

-所述灯（30），（130）包括具有一个或多个照明元件（32）的灯头（22），以及具有机械固定构件（28）和电气连接构件的底座（24），（124），

-其中所述底座（24），（124）与所述罩（40），（140）热学接触。

6.根据以上权利要求中的一项的头灯单元，其中

-所述灯（30），（130）包括一个或多个LED照明元件（32），

-并且提供驱动器电路（34），（134）以向所述LED照明元件（32）供应电力，

-其中所述驱动器电路（34），（134）布置成与所述罩（40），（140）热学接触。

7.根据权利要求6的头灯单元，其中

-所述驱动器电路（34）提供在所述灯（30）的底座（24）内，

-并且其中所述罩（40）包括腔体（46），并且所述底座（24）的至少部分接收在所述腔体（42）内。

8.根据权利要求6的头灯单元，其中

-所述驱动器电路（134）提供成至少部分地嵌入在所述罩（42）内，

-并且其中所述灯（30），（130）电气且热学连接到所述驱动器电路（134）。

9.根据以上权利要求中的一项的头灯单元，其中

-所述罩（40），（140）包括后盖（42）和从所述后盖（42）伸出的密封环（44）。