БЛОК ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2025 года по МПК F21S45/40 F21S45/43 F21S45/435 F21V29/54 F21W107/10 

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности, к осветительным устройствам транспортных средств.

В настоящее время на автомобили все чаще устанавливают фары и задние фонари на основе светодиодных источников света. Такие источники света отличаются высокой энергоэффективностью и имеют длительный срок службы. Однако для эффективного освещения дорожного полотна требуется использование мощных светодиодных источников света, которые подвергаются сильному нагреву в процессе эксплуатации. Это может привести к их деградации и преждевременному выходу из строя. Таким образом, для поддержания оптимальной температуры светодиодов необходимо эффективное средство для охлаждения таких источников света. Для охлаждения светодиодных источников света используют, в частности, блоки охлаждения, которые содержат термоэлектрический модуль, работающий на основе эффекта Пельтье.

Из уровня техники известны различные конструкции блоков охлаждения для осветительных устройств транспортных средств, содержащие в своем составе термоэлектрический модуль. Такие блоки охлаждения показаны, например, в заявке DE 102007057056 A1, сведения о которой опубликованы 28.05.2009 в Германии, заявке JP 2012003847 A, сведения о которой опубликованы 05.01.2012 в Японии, заявке KR20150072690A, сведения о которой опубликованы 30.06.2015 в Южной Корее.

Более близким к технической сущности изобретения является блок охлаждения для осветительного устройства транспортного средства, показанный в заявке CN 113074355 А, сведения о которой опубликованы 06.07.2021 в КНР. Этот блок охлаждения содержит два радиатора, между которыми расположен термоэлектрический модуль, и два вентилятора, установленные напротив радиаторов. Конструкция радиаторов в этом блоке охлаждения не позволяет осуществлять эффективный теплообмен с термоэлектрическим модулем, т.к. во время работы вентиляторы будут забирать воздух преимущественно от периферийных участков оребренной поверхности радиаторов, в то время как центральные участки поверхности радиаторов будут много меньше задействованы в теплообменном процессе.

Кроме того, в этом блоке охлаждения применен стандартный однокаскадный термоэлектрический модуль, и при использовании в качестве источника света светодиода большой мощности такой термоэлектрический модуль будет малоэффективен для его охлаждения.

Все это может привести к выходу из строя термоэлектрического модуля из-за перегрева и, как следствие, к деградации светодиода и выходу его из строя.

Техническая проблема заключается в обеспечении эффективного охлаждения светодиодных источников света большой мощности, используемых в осветительных устройствах транспортных средств.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении надежности и долговечности эксплуатации осветительного устройства транспортного средства.

Решение указанной технической проблемы и получение технического результата обеспечено тем, что в блоке охлаждения для осветительного устройства транспортного средства, содержащем пару радиаторов, термоэлектрический модуль, расположенный между радиаторами, вентиляторы, установленные напротив радиаторов, термоэлектрический модуль выполнен многокаскадным, каждый радиатор имеет множество сквозных отверстий, сообщающихся с вертикальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к вентилятору, и с горизонтальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к термоэлектрическому модулю.

Применение многокаскадного термоэлектрического модуля в блоке охлаждения для осветительного устройства транспортного средства позволяет получить необходимое сочетание максимальной разности температур между его керамическими пластинами и холодильной мощности, что обеспечит эффективное охлаждение мощных светодиодов. В результате повысится надежность эксплуатации осветительного устройства транспортного средства.

За счет конструкции радиаторов в блоке охлаждения, предусматривающей наличие в них множества сквозных отверстий, сообщающихся с вертикальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к вентилятору, и с горизонтальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к термоэлектрическому модулю, обеспечивается участие практически всей поверхности радиаторов в теплообмене с термоэлектрическим модулем, что позволяет эффективно охлаждать светодиодные источники света большой мощности.

В блоке охлаждения вентиляторы подключены с возможностью нагнетания потоков воздуха в направлении радиаторов.

На фиг. 1 показано осветительное устройство с встроенным в него блоком охлаждения.

На фиг. 2 изображен блок охлаждения для осветительного устройства транспортного средства.

На фиг. 3 приведена взрыв-схема блока охлаждения для осветительного устройства транспортного средства.

На фиг. 4 показан вид радиатора блока охлаждения со стороны вентилятора.

На фиг. 5 показан вид радиатора блока охлаждения со стороны термоэлектрического модуля.

На фиг. 6 показан разрез по А-А радиатора, изображенного на фиг. 5.

На фиг. 7 показан разрез по В-В радиатора, изображенного на фиг. 5.

Осветительное устройство для транспортного средства с встроенным в него блоком охлаждения, показанное на фиг. 1, содержит корпус 1, светодиод 2, установленный на плате 3, датчик температуры (на фигурах не показан), расположенный внутри корпуса 1.

Блок охлаждения для осветительного устройства транспортного средства, показанный на фиг. 2, 3, содержит корпус 4, с обеих сторон которого установлены крышки 5, 6. Внутри корпуса 4 размещены радиаторы 7, 8. Напротив радиаторов 7, 8 установлены осевые вентиляторы 9, 10. Между радиаторами 7, 8 расположен двухкаскадный термоэлектрический модуль 11.

Каждый радиатор имеет множество сквозных отверстий 12 (см. фиг. 4-7), сообщающихся с вертикальными каналами 13, выполненными на стороне радиатора, обращенной к вентилятору, и с горизонтальными каналами 14, выполненными на стороне радиатора, обращенной к термоэлектрическому модулю.

Блок охлаждения работает следующим образом.

В случае превышения установленного порогового значения температуры внутри корпуса осветительного устройства контроллер блока охлаждения (на фигурах не показан) формирует сигналы на подачу питания к термоэлектрическому модулю 11 и вентиляторам 9, 10. После включения термоэлектрического модуля 11 одна его сторона будет охлаждаться, а другая - нагреваться. За счет контакта внешней стороны холодной пластины термоэлектрического модуля 11 с поверхностью радиатора 7 и внешней стороны горячей пластины термоэлектрического модуля 11 с поверхностью радиатора 8 радиатор 7 будет охлаждаться, а радиатор 8, соответственно, нагреваться.

Во время работы вентилятора 9 его крыльчатка нагнетает потоки теплого воздуха из внутреннего пространства корпуса 1 осветительного устройства в направлении холодного радиатора 7. Воздушные потоки, нагнетаемые вентилятором 9, перемещаются по вертикальным каналам 13 от периферии к центру радиатора 7. Вместе с тем воздух проходит через сквозные отверстия 12 в радиаторе 7 и перемещается по горизонтальным каналам 14 на другой стороне радиатора 7. Таким образом, потоки воздуха, нагнетаемые вентилятором 9, контактируют практически со всей поверхностью радиатора 7, обеспечивая тем самым более эффективный теплообмен между радиатором 7 и термоэлектрическим модулем 11. Далее охлажденный воздух направляется в полости, образованные в корпусе 4 блока охлаждения. Из полостей в корпусе 4 потоки охлажденного воздуха поступают в корпус 1 осветительного устройства. Распределяясь внутри корпуса 1 за счет эффекта конвекции, охлажденные воздушные потоки обеспечивают поддержание необходимой температуры светодиода 2 для его нормальной работы.

Во время работы вентилятора 10 его крыльчатка нагнетает потоки воздуха из окружающей среды в направлении горячего радиатора 8. Воздушные потоки, нагнетаемые вентилятором 10, перемещаются по вертикальным каналам 13 от периферии к центру радиатора 8. Одновременно воздух проходит через сквозные отверстия 12 в радиаторе 8 и перемещается по горизонтальным каналам 14 на другой стороне радиатора 8. Таким образом, потоки воздуха, нагнетаемые вентилятором 10, контактируют практически со всей поверхностью радиатора 8, обеспечивая тем самым более эффективный теплообмен между радиатором 8 и термоэлектрическим модулем 11. Далее нагретый воздух направляется в полости, образованные в корпусе 4 блока охлаждения. Из полостей в корпусе 4 потоки нагретого воздуха удаляются в окружающую среду. Так осуществляется съем избыточного тепла с радиатора 8 и охлаждение горячей пластины термоэлектрического модуля 11.

Когда температура внутри корпуса 1 осветительного устройства достигнет оптимального значения, контроллер блока охлаждения сформирует сигналы на отключение питания термоэлектрического модуля 11 и вентиляторов 9, 10.

Таким образом, в блоке охлаждения для осветительного устройства транспортного средства, содержащем пару радиаторов, термоэлектрический модуль, расположенный между радиаторами, вентиляторы, установленные напротив радиаторов, термоэлектрический модуль выполнен многокаскадным, каждый радиатор имеет множество сквозных отверстий, сообщающихся с вертикальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к вентилятору, и с горизонтальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к термоэлектрическому модулю. Применение многокаскадного термоэлектрического модуля в блоке охлаждения и особой конструкции радиаторов позволит обеспечить эффективное охлаждение светодиодного источника света большой мощности. В результате повышается надежность и долговечность эксплуатации осветительного устройства транспортного средства.

Изобретение относится к светотехнике транспортных средств. Блок охлаждения для осветительного устройства содержит радиаторы, многокаскадный термоэлектрический модуль, расположенный между радиаторами, вентиляторы, установленные напротив радиаторов. Каждый радиатор имеет множество сквозных отверстий, сообщающихся с вертикальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к вентилятору, и с горизонтальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к термоэлектрическому модулю. Технический результат - повышение надежности и долговечности эксплуатации осветительного устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Блок охлаждения для осветительного устройства транспортного средства, содержащий пару радиаторов, термоэлектрический модуль, расположенный между радиаторами, вентиляторы, установленные напротив радиаторов, отличающийся тем, что термоэлектрический модуль выполнен многокаскадным, каждый радиатор имеет множество сквозных отверстий, сообщающихся с вертикальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к вентилятору, и с горизонтальными каналами, выполненными на стороне радиатора, обращенной к термоэлектрическому модулю.

2. Блок охлаждения по п. 1, отличающийся тем, что вентиляторы подключены с возможностью нагнетания потоков воздуха в направлении радиаторов.