用于汽车照明装置的热交换系统的制作方法

用于汽车照明装置的热交换系统
1.本发明涉及一种用于汽车照明装置的热交换系统
。
2.照明装置用在车辆中
、
特别是机动车辆中，用于照亮前方的道路
。
现代的这些照明装置使用不同类型的
led
光源，这是因为
led
光源效率高
、
照明效果更好
。
虽然
led
照明装置效率很高，但是它们在运行期间产生大量的热量，并且它们的性能对热量和过高的温度特别敏感
。
此外，现代照明装置使用多个照明模块来满足机动车辆的照明要求
。
在这些装置中，产生的热量相当高
。
照明装置产生的热量必须不断地从照明装置传递出去
。
3.传统上，为了冷却多个照明模块，照明装置设置有鼓风机以产生空气流，空气流借助于空气管道吹过照明装置的散热器
。
空气管道通常固定在壳体上，而模块被设计成可以移动以适应瞄准功能
。
为了防止结垢并且避免干扰，必须在空气管道与散热器之间保持最小距离或间隙
。
由于此原因，在散热器翅片周围存在压力损失和空气速度降低
。
因此，需要确保通过翅片通路的最佳空气流量以消散由基于
led
的照明装置产生的大量热量
。
4.现有技术和传统方法具有如前所述的各种缺点，并且需要一种用于机动车辆的照明装置的热交换系统，该热交换系统能够克服上述限制并且提供用于照明装置中的热传递的高效系统
。
5.本发明的目的是解决已知照明装置的上述缺点
。
特别地，本发明提供了一种用于照明装置的热交换系统，该热交换系统消散由光源产生的热量
。
6.特别地，本发明提供了一种用于照明装置的热交换系统，该热交换系统能够消散来自照明装置的热量
。
更具体地，本发明提供了一种用于照明装置的热交换系统，该热交换系统能够在散热器的表面上提供具有高速度和高压力的空气流
。
7.根据本发明的实施例，提供了一种车辆照明装置的热交换系统，该热交换系统包括散热器和空气管道
。
空气管道包括：
8.空气入口部分，该空气入口部分包括接纳进入空气管道中的空气流的第一空气通道区域；
9.空气出口部分，该空气出口部分包括将空气流朝向热交换系统的散热器引导的第二空气通道区域；
10.中间部分，该中间部分设置在空气入口部分与空气出口部分之间，该中间部分具有以非线性方式变化的截面，该中间部分的最大截面大于第一空气通道区域和第二空气通道区域的截面
。
11.此外，空气管道被布置成使得空气出口部分面向散热器
。
12.在所提出的热交换系统的空气管道中，来自空气入口部分的空气进入中间部分，该中间部分被配置成大于空气入口部分
。
这使得大量的空气能够进入空气管道
。
13.此外，被配置成接纳来自中间部分的空气的空气出口部分与空气入口部分和中间部分相比具有较小的截面
。
空气出口部分与空气管道的其他部分相比更小，空气出口部分接纳将从空气管道出来的大量空气
。
由于出口部分截面的尺寸的这种变化，在空气出口部分处产生文丘里效应，由此增加了空气的速度和压力
。
此外，流动可以被转换成具有高速度的层流
。
然后，高速空气吹过散热器以通过强制对流去除热量
。
14.此外，散热器被布置成面向出口部分，以确保最多的空气吹过散热器表面
。
15.因此，所提出的热交换系统使得高速空气能够从空气出口部分直接流动到散热器上
。
此外，可以避免由于非定向流动而可能发生的能量损失
。
16.在本发明的非限制性实施例中，空气管道的中间部分的最大截面可以位于与空气入口部分相比更靠近空气出口部分的位置
。
这通过防止能量损失而实现了在空气出口部分处的高速空气
。
17.在本发明的实施例中，中间部分的截面可以以连续的方式变化
。
18.例如，中间部分的截面可以从与入口部分的接合处连续地增大以达到最大截面，然后连续地减小到与出口部分的接合处
。
在此，入口部分与中间部分之间的接合处可以进一步被称为中间部分的输入端
。
以相同的方式，中间部分与出口部分之间的接合处可以进一步被称为中间部分的输出端
。
19.在另一实施例中，截面表面积以阶梯式变化
。
例如，中间部分可以被划分成多个子部分，其中，每个子部分在其长度上具有恒定的横向轮廓，并且其中，这些子部分从一个子部分到另一个子部分具有不同的截面表面积
。
替代性地，中间部分包括在其长度上具有恒定的横向轮廓的一些子部分，以及具有渐缩的横向轮廓，即从一端到另一端逐渐增加另一些子部分
。
20.在本发明的非限制性实施例中，空气管道的中间部分可以包括由第一节段和第二节段组成的侧向壁，第二节段呈现曲线轮廓
。
这样配置的中间部分具有曲线
l
形轮廓
。
曲线轮廓使得空气能够在空气管道内部平稳流动，并且可以减小对空气流动的阻力
。
21.在本发明的非限制性实施例中，空气管道的中间部分可以包括空气引导肋，空气引导肋在空气流的方向上延伸，以用于朝向空气出口部分引导空气
。
这使得空气能够从空气入口部分朝向空气出口部分均匀地分布
。
22.在本发明的非限制性实施例中，空气引导肋可以呈现与第二空气通道区域类似的曲线轮廓
。
曲线轮廓使得空气能够在空气管道内部平稳流动，并且有助于减小对空气流动的阻力
。
23.在本发明的非限制性实施例中，空气管道的空气出口部分可以包括多个空气孔，该多个空气孔形成准许空气从中间部分朝向散热器流动的贯通区
。
贯通区形成第二空气通道区域
。
这种布置使得被引导的空气流能够朝向散热器，从而能够实现更好的热传递效率
。
实际上，当空气流从中间部分流向空气出口部分时，空气流被分成若干股气流，这些气流流过具有较小的截面的通孔，由此增加了到散热器的流速
。
多个空气孔能够使被引导的受控空气流以高速流向散热器
。
这确保了最大量的空气被朝向散热器引导并且最大程度地减少损耗
。
24.空气出口部分可以进一步包括阻止空气到达散热器的阻挡区
。
25.在本发明的非限制性实施例中，多个空气孔可以嵌入固体支撑件中
。
在此，固体支撑件形成阻止空气到达散热器的阻挡区
。
26.在本发明的非限制性实施例中，多个空气孔可以具有圆形轮廓
。
27.在本发明的非限制性实施例中，多个贯通空气孔可以被成形为像喷嘴
。
喷嘴状的空气孔增加了空气流的速度和压力
。
这确保了高速空气被朝向散热器引导
。
28.在本发明的非限制性实施例中，出口部分的空气通道区域可以小于入口部分的空
气通道区域
。
29.在实施例中，入口部分的空气通道区域大于或等于出口部分的空气通道区域的
70
％
。
这允许空气管道内部的高空气速度与压力损失之间获得平衡
。
30.在本发明的非限制性实施例中，散热器可以包括彼此平行延伸的多个翅片，在两个相邻翅片之间界定了通路
。
空气出口部分可以包括多个空气孔，该多个空气孔形成准许空气从中间部分朝向散热器流动的贯通区，每个空气孔面向对应的通路
。
多个翅片能够实现热传递自然对流，并且被引导到翅片的空气进一步能够借助于强制对流实现热传递
。
这使得能够提高热传递效率
。
31.在本发明的实施例中，热交换系统可以进一步包括将空气吸入空气管道的鼓风机
。
空气入口部分可以被适配成与所述鼓风机接合
。
32.本发明的另一个目的是提供一种具有高散热能力的车辆照明装置
。
照明装置可以是可以安装在车辆的前灯或后灯中的模块
。
33.照明装置包括上述热交换系统和光源
。
热交换系统的散热器与光源热接触，以排出由光源产生的热量
。
34.例如，光源可以包括至少一个发光二极管
(led)。
35.在实施例中，照明装置进一步包括用于控制光源的控制器
。
热交换系统的散热器与控制器热接触，以排出由控制器产生的热量
。
36.在实施例中，散热器用作光源以及控制光源和向光源供电的其他电子和电气部件的支撑件
。
这些部件和光源可以布置在安装于散热器的一侧上的同一印刷电路板
(pcb)
上
。
另外，散热器还可以支撑诸如反射器等光学元件
。
37.此外，可以通过提供间隙区域来布置空气管道，以使得光源和散热器都能够移动，从而能够实现瞄准调节并且还防止结垢
。
38.本发明还涉及一种包括上述照明装置的车辆
、
特别是机动车辆
。
车辆可以包括用于运输人
、
动物或物体的自动驾驶车辆或由人驾驶的车辆
。
39.为了完成说明书并且为了更好地理解本发明，提供了一组附图
。
所述附图构成说明书的组成部分并且展示了本发明的实施例，该实施例不应被解释为限制本发明的范围，而仅作为可以如何实施本发明的示例
。
这些附图包括以下特征
。
40.[
图
1a]
示出了根据本发明的第一实施例的包括空气管道和散热器的热交换系统的截面视图
。
[0041]
[
图
1b]
示出了根据本发明的第一实施例的
[
图
1a]
的空气管道的空气通道区域的截面视图
。
[0042]
[
图
2a]
示出了根据本发明的第二实施例的包括空气管道和散热器的热交换系统的截面视图
。
[0043]
[
图
2b]
示出了根据本发明的第二实施例的
[
图
1a]
的空气管道的俯视图
。
[0044]
下文将参考附图对本发明的实施例进行说明
。
[0045]
下文给出的定义对应于所描述的实施例
。
[0046]
入口部分
12
或
212
：
[0047]
空气入口部分
12
或
212
可以被限定为空气管道的被适配成允许空气进入空气管道的部分
。
此外，空气入口部分可以被适配成与将空气吸入空气管道中的鼓风机接合
。
此外，
空气入口部分可以被设计成与鼓风机的轮廓相匹配，或者在一些情况中可以被配置成具有多个空气入口部分
。
[0048]
第一空气通道区域
120
或
320
：
[0049]
第一空气通道区域
120
或
320
可以被限定为空气入口部分的被适配成接纳来自外部的空气的区域
。
此外，第一空气通道区域
120
或
320
的特征可以在于其尺寸，例如其表面积
。
所述表面积或第一表面积可以从第一截面
s1
获得，该第一截面可以被限定为由垂直于空气入口部分
12
或
212
的主轴线
a-a'
的平面
p1
获得的截面
。
[0050]
出口部分
14
或
214
：
[0051]
空气出口部分
14
或
214
可以被限定为空气管道的被适配成将空气从空气管道朝向散热器引导的部分
。
空气出口部分可以被配置成具有被适配成将高速空气朝向散热器引导的不同轮廓
。
此外，空气出口部分可以靠近散热器放置
。
[0052]
第二空气通道区域
140
或
340
：
[0053]
第二空气通道区域
140
或
340
可以被限定为空气出口部分的被适配成使空气优选地以更高的速度离开空气管道的区域
。
第二空气通道区域
140
或
340
可以被配置成具有不同的形状和轮廓
。
此外，第二空气通道区域
140
或
340
的特征可以在于其尺寸，例如其表面积
。
所述表面积或第二表面积可以从第二截面
s2
获得，该第二截面可以被限定为由垂直于空气出口部分
14
或
214
的主轴线
b-b'
的平面
p2
获得的截面
。
[0054]
中间部分
16
或
216
：
[0055]
中间部分
16
或
216
可以被限定为空气管道的将空气入口部分与空气出口部分连接的部分
。
中间部分可以被配置成充当空气管道的空气积聚部分
。
[0056]
下面描述根据本发明的第一实施例的热交换系统
100。
[0057]
如
[
图
1a]
所示，热交换系统
100
包括空气管道
10
和散热器
20。[
图
1a]
是散热器
20
与管道
10
相关联在一起的截面视图
。
[0058]
如
[
图
1a]
所示的空气管道
10
包括：空气入口部分
12
，该空气入口部分包括接纳进入空气管道
10
中的空气流
22
的第一空气通道区域
120
；以及空气出口部分
14
，该空气出口部分包括将空气流
22
朝向热交换系统
100
的散热器
20
引导的第二空气通道区域
140。
第一空气通道区域
120
被限定为空气通过其而流入空气管道的区域
。
第一空气通道区域
120
可以被配置成接纳来自鼓风机的空气，该鼓风机被布置在第一空气通道区域附近或者在一些情况中被直接布置在第一空气通道区域
120
处
。
[0059]
在
[
图
1a]
中示出的图示实施例中，第一空气通道区域
120
呈现圆形截面
。
所述圆形截面
(
也称为第一截面
)
由垂直于空气入口部分
12
的主轴线
a-a'
的平面
p1
获得
。
此外，在所示的示例中，第一截面具有第一表面积
s1。
[0060]
以类似的方式，第二空气通道区域
140
呈现圆形截面
。
所述截面
(
也称为第二截面
)
由垂直于空气出口部分
14
的主轴线
b-b'
的平面
p2
获得
。
在所示的示例中，第二截面具有第二表面积
s2。
[0061]
此外，空气管道
10
包括设置在空气入口部分
12
与空气出口部分
14
之间的中间部分
16
，其中，中间部分
16
具有以非线性方式变化的截面
。
[0062]
在此，中间部分
16
的截面从与入口部分
12
的接合处
(
即中间部分的输入端
)
逐渐增大，以达到最大截面
s3
，然后逐渐减小直到与出口部分
14
的接合处
(
即中间部分的输出端
)。
最大截面
s3
位于
[
图
1a]
中由附图标记
160
表示的区域中
。
在此，最大截面
s3
是垂直于区域
160
的平面
p3
的截面
。
[0063]
根据本发明并且在图示实施例中，最大截面
s3(
也称为最大值截面或第三截面
s3)
大于第一空气通道区域
120
和第二空气通道区域
140
两者的截面
。
换言之，第三截面
s3
呈现比第一空气通道区域
120
和第二空气通道区域
140
两者的截面
s1
和
s2
的表面积大的第三表面积
。
[0064]
此外，在所示的实施例中，中间部分
16
包括由第一节段
16a
和第二节段
16b
组成的侧向壁
。
第一节段
16a
和第二节段
16b
被配置成将入口部分
12
与出口部分
14
连接
。
中间部分
16
的第二节段
16b
被配置成具有曲线轮廓
。
因此，中间部分
16
呈现曲线
l
形轮廓，从而使得空气流能够平稳地流过空气管道
。
[0065]
[
图
1b]
示出了穿过如前所披露的空气管道
10
的相应部分的第一空气通道区域
120、
第二空气通道区域
140
和具有最大值截面的区域
160
的空气管道
10
的截面
。
可以看出，穿过出口部分
14
的第二空气通道区域
140
的第二截面
s2
小于穿过入口部分
12
的第一空气通道区域
120
的第一截面
s1。
[0066]
此外，在所示的实施例中，中间部分
16
的呈现最大值截面
s3
的区域
160
被配置成大于第一空气通道区域
120
和第二空气通道区域
140。
第一截面
s1
和最大值截面
s3
的布置使得大量空气能够进入空气管道
10。
中间部分
16
用作大量进入空气的储存容器
。
[0067]
此外，最大值截面
s3
位于更靠近第二空气通道区域
140
的位置，以使大量空气能够朝向空气出口部分
14
快速流动
。
同时，空气管道中截面朝向空气出口部分
14
缩小增加了朝向散热器
20
的空气流
22
的内部压力和流速
。
因此，从空气管道
10
出来的空气流形成被直接朝向散热器
20
引导的强空气射流
。
[0068]
热交换系统
100
的散热器
20
被布置成接纳来自空气管道
10
的出口部分
14
的空气
。
[0069]
在
[
图
1a]
中所示的图示实施例中，散热器
20
被配置成包括彼此平行延伸的多个翅片
21。
空气管道
10
被布置成使得第二空气通道区域
140
面向散热器
20
，以将空气均匀地引导到散热器
20
和多个翅片
21
上
。
空气借助于强制对流从散热器带走热量
。
[0070]
[
图
2a]
示出了本发明的第二实施例
。
使用第一实施例
(
图
1a
和
[
图
1b])
的附图标记来表示相同或对应的元件
。
然而，将这些附图标记增加
200。
[0071]
在该第二实施例中，除了下面描述的特征之外，热交换系统
300
具有与第一实施例类似的特征
。
[0072]
在此，热交换系统
300
包括中间部分
216
，该中间部分包括空气引导肋
18
，空气引导肋沿空气流
22
的方向延伸，以用于朝向空气出口部分
214
引导空气
。
在替代实施例
(
未示出
)
中，中间部分可以包括在空气流
22
的方向上形成的多个空气引导肋
18。
在所述实施例中，多个肋
18
可以以相等的间隔或不规律的间隔放置
。
[0073]
[
图
2b]
示出了空气管道
210
的空气出口部分
214
的俯视图
。
空气出口部分
214
包括准许空气朝向散热器
220
流动的贯通区
214a
和阻止空气到达散热器
220
的阻挡区
214b。
[0074]
如
[
图
2b]
所看到的，贯通区
214a
包括多个空气孔
241
，这些空气孔嵌入在固体支撑件
215
中，以用于朝向散热器
220
引导空气
。
[0075]
在图示实施例中，固体支撑件
215
被配置成包括非穿孔部分和多个穿孔部分
。
穿孔部分形成被配置成具有圆形轮廓的多个空气孔
241。
在替代实施例中，多个空气孔
241
被成
形为像喷嘴
。
非穿孔部分被配置成充当阻挡区
214b
，并且呈孔的形式的多个穿孔部分被配置成充当贯通区
214a。
[0076]
贯通区
214a
形成第二空气通道区域
340。
在这种情况中，所有空气孔的组合截面是呈现第二表面积的第二截面
s2。
[0077]
所述第二截面被配置成小于入口部分
212
的第一空气通道区域
320
的第一截面
。
第二截面
s2
也小于中间部分
216
的最大值截面
。
[0078]
空气管道的截面在区域
360
与出口部分
214
的开始处之间减小，这增强了空气流的空气速度
。
由于划分成多个空气孔
241
，所以出口部分
214
的截面变得更小
。
因此，在每个空气孔中流动的空气流的速度进一步增加，从而提高了空气管道的热传递效率
。
[0079]
在
[
图
2a]
中所示的实施例中，散热器
220
包括彼此平行延伸的多个翅片
221。
在两个相邻的翅片
21
之间界定了通路
223。
此外，空气管道
210
和散热器
220
被布置成使得每个空气孔
241
面向散热器的对应的通路
223。
来自空气孔的空气被朝向对应的通路
223
引导并借助于强制对流带走热量
。
[0080]
在本发明的实施例中，热交换系统进一步包括鼓风机，该鼓风机被配置成产生用于实现热传递的空气
。
由鼓风机产生的空气通过空气管道而被朝向散热器引导
。
[0081]
如
[
图
1a]
和
/
或
[
图
2a]
中所示的两个实施例中所披露的空气管道的出口部分可以实现到散热器的高效空气传递
。
[0082]
尽管本披露提供了对附图的参考，但附图中所示的所有实施例旨在通过示例的方式解释本发明的优选实施例，而不是旨在限制本发明
。