DE102008002885A1 - Integrierte Vorschaltgerät-, Zündvorrichtungs- und Lampeneinheit für eine HID Lampe - Google Patents

Integrierte Vorschaltgerät-, Zündvorrichtungs- und Lampeneinheit für eine HID Lampe Download PDF

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Abstract

Hochdruck-Entladungslampe 22 mit einem angebrachten Gehäuse 38 für ein Vorschaltglied 44 und eine Zündelektronik 34, die eine integrierte Glühlampen-Elektronik-Einheit bilden. Das Elektronikgehäuse 38 bildet einen entfernbaren Verschluss für eine Zugangsöffnung in einem Lampengehäuse 50. Das Elektronikgehäuse 38 isoliert die Elektronik 34 von einer Wärme im Innern des Lampengehäuses 50. Ein Wärmeableiter und Kühlkörper an der Rückseite des Gehäuses 38 sorgt für eine Wärmeübertragung zu einer Umgebung hinter dem Lampengehäuse 50, um die Elektronik 34 zu kühlen. Die Elektronik 34 kann in dem Gehäuse 38 zum Schutz gegen das Eindringen von Fremdstoffen abgedichtet sein. Das Elektronikgehäuse 38 ist an der Zugangsöffnung des Lampengehäuses 50 und an einem vorstehenden Teil oder Reflektor 52, das bzw. der in dem Lampengehäuse 50 montiert ist, fixiert, wobei auf diese Weise eine stabile Zweipunktfixierung für die Einheit geschaffen wird, die Schwingungen reduziert.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Vorschalt- und Zündelektronik für Hochdruck-Gasentladungslampen, insbesondere in Fahrzeugscheinwerfern.
  • Hochdruck-Gasentladungslampen (HID-Lampen von engl. High Intensity Discharge) erzeugen Licht durch einen Lichtbogen zwischen Elektroden in einer abgedichteten durchsichtigen Röhre, die mit einem Gas gefüllt ist und Elemente enthält, die das Lichtspektrum bestimmen. Um den Bogen auszulösen, muss das Gas ionisiert werden. Dies kann durch einen von der Zündelektronik gelieferten anfänglichen Hochspannungsimpuls zwischen den Elektroden erfolgen. Wenn das Gas einmal ionisiert ist und die anderen Elemente erwärmt und ionisiert sind, ist ein elektrisch leitendes Plasma in der Röhre vorhanden, das die Spaltimpedanz bzw. Streckenimpedanz reduziert. Die Spannung wird dann durch eine Vorschaltelektronik geregelt, um den Bogen für einen maximalen Lampenwirkungsgrad und eine maximale Lampenlebensdauer zu erhalten. Der Bogen und die Elektronik erzeugen Wärme, die sich in einem Lampengehäuse aufstauen und Teile in dem Gehäuse, einschließlich der Lampenelektronik und des Gehäuses selbst, beschädigen kann. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugscheinwerferlampen problematisch, da sie zum Schutz vor Verunreinigungen in dem Fahrtwind in einem Gehäuse dicht abgeschlossen sein müssen. Aufgrund dieser eingeschlossen Wärmestauung ist es schwierig gewesen, eine HID-Frontlampe und die Elektronik als eine einzelne Einheit zu schaffen.
  • Herkömmlich wird die Lampenelektronik außerhalb des Gehäuses belassen, um eine Beschädigung durch Wärme aus dem Innern des Gehäuses zu verhindern und um zu vermeiden, dass zu dieser Wärme beigetragen wird.
  • Kompakte Leuchtstofflampen weisen in deren Sockel eine Zünd- und Vorschaltelektronik auf. Obwohl Leuchtstofflampen einen Lichtbogen verwenden, werden sie nicht als HID-Lampen betrachtet. Ihre geringe Intensität erzeugt keine große Wärme, so dass sie nicht in diesem Maße dem Wärmeproblem ausgesetzt sind.
  • US 6,710,545 (Yamaguchi et al.) zeigt eine Bogenentladungslampe 30 mit einer direkt gekoppelten elektronischen Steuerungseinrichtung 40. Dieses System ist jedoch in einem Gehäuse 11 enthalten, ohne dass ein externer Kühler für die Elektronik vorgesehen ist, wodurch eine Wärmestauung in dem Gehäuse 11 ermöglicht wird. Ferner ist die Lampen-/Steuereinheit lediglich mit einem Stützpunkt 20a montiert und berührt nicht das Gehäuse 11. Dies ermöglicht der Lampe zu vibrieren. Eine Vibration in HID-Fahrzeugscheinwerferlampen stellt ein Problem dar. Sie kann die Lampe beschädigen oder ihre An schlüsse lösen. Sie kann auch einen Verlust der Ausrichtung und/oder ein offensichtliches Flackern verursachen, was für entgegenkommende Fahrer eine gefährliche Ablenkung darstellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Aspekt der Erfindung liegt in der Kombination einer HID-Lampe für Fahrzeugscheinwerfer mit einem Gehäuse, das eine Vorschalt- und Zündelektronik aufweist, wodurch eine integrierte Lampen- und Elektronik-Einheit gebildet wird. Ein, weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, dass das Elektro nikgehäuse einen Verschluss für eine Zugangsöffnung in einem HID-Lampen-Gehäuse bildet. Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, dass das Elektronikgehäuse die Elektronik gegenüber der Wärme im Inneren des Lampengehäuses isoliert. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einer Wärmesenke und einem Kühler an einem rückwärtigen Abschnitt des Elektronikgehäuses, der die Elektronik kühlt, indem er eine Wärmeübertragung von dem Scheinwerferlampengehäuse auf die Umgebung ermöglicht. Die Wärmeübertragung kann auf konvektive Art und Weise oder durch Wärmestrahlung erfolgen. Dies ermöglicht der Elektronik, in dem Gehäuse abgedichtet zu sein, um gegen das Eindringen von Fremdstoffen geschützt zu sein, ohne dabei überhitzt zu werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in der Befestigung des Elektronikgehäuses in zwei Bereichen, erstens an der Zugangsöffnung des Lampengehäuses und zweitens an einem Vorsprung oder Reflektor, der in dem Lampengehäuse montiert ist. Dies schafft für die Einheit eine stabile Zweipunktfixierung, die Vibrationen verringert. Diese Kombination von Merkmalen ergibt eine kompakte, schwingungsfreie HID-Lampeneinheit, die sowohl eine Abdichtung gegen das Eindringen von Fremdstoffen als auch eine Kühlung der Elektronik, z. B. unter eine maximal zulässige Kontaktstellentemperatur der Elektronik, aufweist, was sie insbesondere für Fahrzeugscheinwerfer verwendbar macht.
  • ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verständlicher, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen dieselben Bezugszeichen dieselben Teile in allen Zeichnungen kennzeichnen:
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer HID-Lampeneinheit in einem Fahrzeugscheinwerfergehäuse gemäß einer Ausführungsform A der Erfindung.
  • 2 zeigt eine Teilansicht eines rückwärtigen Abschnitts des Elektronikgehäuses nach 1 im Querschnitt unter Veranschaulichung einiger Alternativen der Ausführungsform A.
  • 3 zeigt eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht der Ausführungsform A nach 1.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform B der Erfindung.
  • 5 zeigt eine Rückansicht der Ausführungsform B.
  • 6 zeigt eine Rückansicht einer Ausführungsform C der Erfindung im Querschnitt.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform D gemäß der Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt eine Lampeneinheit 20A in einem Lampengehäuse 50 mit einer rückseitigen Zugangsöffnung 51. Eine Hochdruck-Entladungslampe 22 weist ein vorderes Ende 24, eine Entladungsröhre 28, einen durchsichtigen Mantel 30 und eine Längsachse 26 auf, wie dies in der Technik bekannt ist. Das rückwärtige Ende der Lampe 22 ist in einer Lampenfassung 32 montiert. Ein Elektronikgehäuse 38A weist einen wärmeisolierten Abschnitt 40, der an der Lampenfassung montiert ist, und einen Verschlussabschnitt 42 auf, der die Zugangsöffnung 51 abdichtet, wobei er einen ersten Fixierungsbereich für das Gehäuse 38A und die Glühlampe 22 an dem Gehäuse 50 schafft. Der Verschlussabschnitt 42 kann im Wesentlichen in einer Ebene 43 ein Gewinde oder andere bekannte Befestigungseinrichtungen aufweisen. In dem Lampengehäuse 50 kann ein Reflektor 52 montiert 54 sein, um Licht von der Lampe 22 nach vorne zu reflektieren. Der Reflektor kann derart angeordnet sein, dass er die Lampenfassung 32 berührt und auf diese Weise einen zweiten Fixierungsbereich 33 des Gehäuses und der Lampe an der Fassung schafft. Dies ergibt ein Zweipunkt-Fixiersystem für das Elektronikgehäuse 38A und die Lampe 22, die in Kraftfahrzeuganwendungen ihre Vibrationen reduziert. Die Lampenzündelektronik 34 ist in dem wärmeisolierten Abschnitt 40 des Elektronikgehäuses montiert. Für diesen Zweck kann eine Halterung 36 vorgesehen sein. Die Lampenvorschaltelektronik 44 ist in einem rückwärtigen Abschnitt 39A des Elektronikgehäuses hinter dem Verschlussabschnitt 42 montiert. Diese Anordnung isoliert die Zündelektronik 34 und das Vorschaltgerät 44 von der Wärme innerhalb des Lampengehäuses 50, schafft eine externe Kühlung für die Elektronik 34, 44 und ermöglicht dem Elektronikgehäuse 38A, als ein Verschluss für die Zugangsöffnung 51 zu dienen.
  • Ein wärmeleitendes Element 48A kann mit der Vorschaltelektronik 44 thermisch verbunden und der Luft außerhalb des Lampengehäuses 50 ausgesetzt sein. Z. B. kann das Vorschaltgerät 44 auf einer Leiterplatte 45A montiert sein, die an einer wärmeleitenden Rückplatte 48A montiert sein kann. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Leiterplatte an der wärmeleitenden Rückplatte befestigt werden, indem ein Klebemittel, wie z. B. ein wärmeleitendes Klebemittel oder -band verwendet wird. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann eine Leiterplatte 46A eine freiliegende wärmeleitende rückseitige Schicht 48A, wie in 2. gezeigt, aufweisen. Optional kann die Leiterplatte 46A ein Mittelloch 49 oder andere Öffnungen aufweisen, die eine direkte Wärmeleitung zwischen der Luft innerhalb des rückwärtigen Abschnitts 39A des Elektronikgehäuses 38A und dem Leitelement 48A, wie in 2 gezeigt, ermöglichen. Optional können sich, wie nachstehend beschrieben, Kühlrippen rückwärtig von dem Wärmeleitelement aus nach hinten erstrecken. 3 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Perspektivansicht der Ausführungsform 20A der Lampeneinheit.
  • 4 zeigt eine zweite Ausführungsform 20B der Lampeneinheit. Das Elektronikgehäuse 38B weist einen zylindrischen rückwärtigen Abschnitt 39B auf, in dem die Zündelektronikhalterung 36 zentral innerhalb eines Dorns 60 montiert ist. Die Vorschaltgerät-Leiterplatte 45B kann von flexibler Bauart sein, die um den Dorn 60 herum gelegt ist und einen zylindrischen Bogen bildet. Der Dorn 60 kann wärmeleitend sein und kann Rippen 62 aufweisen, die sich zur Kühlung der Elektronik 34, 44 extern nach hinten erstrecken. Eine Rückabdeckung 48B kann vorgesehen sein, um die Elektronik 34, 44 gegen das Eindringen von Fremdstoffen, wie z. B. durch die Luft beförderte Teilchen, Wasser, etc. abzudichten. Die rückseitige Abdeckung 48B kann wärmeleitend sein und kann Rippen 64 zur Kühlung der Zündelektronik aufweisen. Die Rippen 62 können einen Teil des Dorns 60 bilden und können sich durch Öffnungen in der Rückabdeckung 48B hindurch erstrecken, oder die Rippen 62 können einen Teil der Rückabdeckung 48B bilden. Der wärmeisolierte Abschnitt 40B des Elektronikgehäuses 38B kann, wie veranschaulicht, entlang der Verschlussebene 43 eine Wärmebarriere bilden, um die Lampenelektronik 34, 44 von der inneren Wärme des Lampengehäuses 50 zu isolieren. 5 zeigt eine Hinteransicht der Ausführungsform 20B, wobei die Rippen 62, 64 veranschaulicht sind, wie sie sich durch die Rückabdeckung 48B hindurch oder von dieser aus rückwärts erstrecken.
  • 6 zeigt eine Rückansicht einer dritten Ausführungsform 20C der Lampeneinheit im Querschnitt, der durch einen Rückabschnitt 39C eines Elektronikgehäuses 38C geschnitten ist. Die Zündelektronik 34 kann an einem wärmeleitenden radial inneren Rahmen 70 montiert sein, während die Vorschaltelektronik 44 an einer steifen/flexiblen Leiterplatte 45C montiert sein kann, die an einer Außenfläche um einen wärmeleitenden radial äußeren Rahmen 72 herum montiert ist. In einer Ausführungsform kann die Leiterplatte an dem Rahmen unter Verwendung eines wärmeleitenden Klebers oder Klebebandes befestigt sein. Der innere und der äußere Rahmen 70, 72 sind durch wärmeleitende Brücken 74 miteinander verbunden. Der Begriff „radial" wird hierin bezüglich einer Längsachse 26 des Lampenkolbens verwendet. Somit bedeutet „radial inneres" näher zur Achse 26 als „radial äußeres". Eine starre/flexible Leiterplatte 45C weist flache Segmente auf, die durch flexible Gelenke 47C miteinander verbunden sind, wie sie in der Technik bekannt ist. Zwischen den Segmenten erstrecken sich flexible elektrische Leiter. Alternativ können bis zu vier getrennte Leiterplatten montiert und über Leitungen miteinander verbunden sein. Es ist verständlich, dass die Verwendung eines Klebebandes zur Montage der steifen Teile der Leiterplatten erwünscht sein kann, da dies die Wirkungen der Schwingungsbeanspruchung reduziert, z. B. indem die Schwingungen gedämpft werden.
  • 7 zeigt eine vierte Ausführungsform 20D der Lampeneinheit. Das Elektronikgehäuse 38D kann zylindrisch sein, und die Zündelektronikhalterung 36 kann in ihm zentral unmittelbar hinter der Lampenfassung 32 montiert sein. Eine oder mehrere Leiterplatten 45D können, wie gezeigt, neben der Halterung 36 montiert sein. Die Vorschaltelektronik 44 kann, wie gezeigt, auf der radial inneren Oberfläche der Leiterplatte 45D oder auf einer äußeren, von der Halterung weg gerichteten Fläche montiert sein. Eine Rückabdeckung 48D, auf der Rückseite 39D des Elektronikgehäuses 38D dichtet die Elektronik 34, 44 gegen das Eindringen von Fremdstoffen, wie z. B. durch die Luft mitgeführte Teilchen, Wasser, etc. ab. Sie kann wärmeleitend sein und kann Rippen 64 zur Kühlung der Elektronik 34, 44 aufweisen. Ein wärmeleitender Abschnitt 40D des Elektronikgehäuses 38A kann eine evakuierte doppelwandige Anordnung sein. Eine derartige Vakuum-Wandisolierung kann optional in den anderen Ausführungsformen 20A, 20B und 20C verwendet werden. Dies isoliert die Lampenelektronik 34, 44 wärmemäßig von der inneren Wärme innerhalb des Lampengehäuses 50.
  • Die Rückabdeckung 48A, 48B, 48D kann in Abschnitten geschaffen sein, die einen Zugang zu einer ausgewählten Elektronik ermöglichen. Z. B. kann ein zentraler kreisförmiger Abschnitt getrennt lösbar sein, um lediglich die Zündelektronik zu warten.
  • Im Betrieb kann die wärmeleitende Struktur (z. B. 48A, 48B, 48D, 60, 62, 64, 70, 72, 74), wie sie mit einem rückseitigen Abschnitt (z. B. 39A, 39B, 39C, 39D) des Elektronikgehäuses thermisch gekoppelt sein kann, zur Kühlung der Elektronik eine Wärmeeübertragung von dem Lampengehäuse auf die Umgebung schaffen. Die Wärmeübertragungsmodalität kann konvektiv, konduktiv sein oder über Wärmestrahlung erfolgen. Dies ermöglicht der Elektronik, in dem Gehäuse abgedichtet zu sein, um vor dem Eindringen von Fremdstoffen geschützt zu sein, ohne dabei überhitzt zu werden.
  • Während lediglich einige Merkmale der Erfindung hierin veranschaulicht und beschrieben sind, werden Fachleuten viele Modifikationen und Änderungen einfallen. Es soll deshalb verständlich sein, dass die beigefügten Ansprüche alle solche Modifikationen und Änderungen umfassen sollen, wie sie in den wahren Rahmen der Erfindung fallen.
  • Hochdruck-Entladungslampe 22 mit einem angebrachten Gehäuse 38 für ein Vorschaltglied 44 und eine Zündelektronik 34, die eine integrierte Glühlampen-Elektronik-Einheit bilden. Das Elektronikgehäuse 38 bildet einen entfernbaren Verschluss für eine Zugangsöffnung in einem Lampengehäuse 50. Das Elektronikgehäuse 38 isoliert die Elektronik 34 von einer Wärme im Innern des Lampengehäuses 50. Ein Wärmeableiter und Kühlkörper an der Rückseite des Gehäuses 38 sorgt für eine Wärmeübertragung zu einer Umgebung hinter dem Lampengehäuse 50, um die Elektronik 34 zu kühlen. Die Elektronik 34 kann in dem Gehäuse 38 zum Schutz gegen das Eindringen von Fremdstoffen abgedichtet sein. Das Elektronikgehäuse 38 ist an der Zugangsöffnung des Lampengehäuses 50 und an einem vorstehenden Teil oder Reflektor 52, das bzw. der in dem Lampengehäuse 50 montiert ist, fixiert, wobei auf diese Weise eine stabile Zweipunktfixierung für die Einheit geschaffen wird, die Schwingungen reduziert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6710545 [0005]

Claims (11)

  1. Hochdruck-Entladungslampe, die aufweist: einen Hochdruck-Entladungslampenkolben (22) mit einer Fassung; ein Elektronikgehäuse (38A) für ein Vorschaltglied (44) und eine Zündelektronik (34), wobei das Elektronikgehäuse (38A) an der Fassung angebracht ist, wodurch eine integrierte Einheit aus Lampenkolben (22) und Elektronik gebildet ist; wobei das Elektronikgehäuse (38A) einen lösbaren Verschluss für eine Zugangsöffnung in einem Lampengehäuse (50) aufweist; wobei das Elektronikgehäuse (38A) das Vorschaltglied (44) und die Zündelektronik (34) von der Wärme im Innern des Lampengehäuses (50) wärmemäßig isoliert; eine Wärmeableitungs- und Kühleinrichtung an einem rückwärtigen Abschnitt (39A) des Elektronikgehäuses (38A), die eingerichtet ist, um zur Kühlung der Elektronik (44) eine Wärmeübertragung von dem Lampengehäuse (50) auf eine Umgebung zu erzielen; und wobei das Elektronikgehäuse (38A) an der Zugangsöffnung des Lampengehäuses (50) und ferner in einem zweiten Bereich in dem Lampengehäuse (50) fixiert ist, so dass auf diese Weise eine stabile Zweipunktfixierung für die integrierte Einheit aus Lampenkolben (22) und Elektronik (34) geschaffen ist.
  2. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeableitungs- und Kühleinrichtung eine metallische Rückplatte an dem Elektronikgehäuse (38A) aufweist.
  3. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeableitungs- und Kühleinrichtung eine wärmeleitende Schicht auf einer Rückseite einer Vorschaltleiterplatte (45B) aufweist, die in dem rückwärtigen Abschnitt (39A) des Elektronikgehäuses (38A) montiert ist.
  4. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeableitungs- und Kühleinrichtung wärmeleitende Rippen (62) aufweist, die in dem Elektronikgehäuse (38A) montiert sind und sich von ihm aus rückwärts erstrecken.
  5. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil des wärmeisolierten Abschnitts (40) des Elektronikgehäuses (38A) einen abgedichteten evakuierten Raum zwischen einer äußeren und einer inneren Wand aufweist.
  6. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Zündelektronik (34) in einer Halterung (36) hinter der Lampenkolbenfassung (32) in dem Elektronikgehäuse (38A) montiert ist.
  7. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 6, wobei der Verschluss in etwa in einer senkrecht zu der Längsachse (26) des Lampenkolbens (22) verlaufenden Ebene (43) an einem vorderen Ende (24) der Halterung (36) angeordnet ist, so dass die Halterung (36) somit außerhalb des Lampengehäuses (50) angeordnet ist.
  8. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 7, wobei das Elektronikgehäuse (38A) entlang der Ebene (43) des Verschlusses eine Wärmeisolierung aufweist und die Zündelektronik (34) sowie die Vorschaltelektronik (44) hinter der Ebene (43) des Verschlusses angeordnet sind, so dass die Elektronik (34) von einem Innenraum der Lampenfassung (50) wärmeisoliert ist.
  9. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 8, wobei die Zündelektronik (34) zentral hinter der Lampenfassung (32) und hinter der Ebene (43) des Verschlusses angeordnet ist und die Vorschaltelektronik (44) auf einer Leiterplatte (45A) montiert ist, die die Zündelektronikhalterung (36) radial umgibt und im Abstand zu dieser angeordnet ist.
  10. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 9, wobei der rückwärtige Abschnitt (39A) des Elektronikgehäuses (38A) eine zylindrische Wand aufweist, die im Wesentlichen koaxial zu der Lampenlängsachse (26) verläuft, wobei die Vorschaltleiterplatte (45B) flexibel und um einen wärmeleitenden Dorn (60) herum zwischen der Halterung (36) und der zylindrischen Wand zu einem zylindrischen Bogen gebogen ist und wobei sich von dem Dorn (60) aus wärmeleitende Rippen (62) zur Luftkühlung der Elektronik (34) rückwärts erstrecken.
  11. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 10, wobei die Zündelektronik (34) in einem wärmeleitenden radial inneren Rahmen (70) montiert ist, während die Vorschaltelektronik (44) auf einer Leiterplatte (45A) montiert ist, die an einer Außenfläche um einen wärmeleitenden radial äußeren Rahmen (72) montiert ist, wobei der innere und der äußere Rahmen (70, 72) über wärmeleitende Brücken miteinander verbunden sind.
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