本发明涉及一种照明模块，该照明模块具有用于冷却至少一个半导体光源的热交换装置。本发明还涉及一种用于车辆的前照灯以及一种车辆。
背景技术：
关于机动车辆的前照灯，目前存在用照明模块代替卤素前照灯的趋势，其中反射的led光用于前照灯中的照明。照明模块通常比卤素前照灯具有更高的成本和重量，但其能源效率更高。因此，成本和重量的优化对于led的持续使用极为重要。与照明模块有关的决定性的成本和重量成分是由必要的照明模块引起的，该照明模块通常包含至少一个热交换装置、印刷电路板和多个led。照明模块的大部分重量落在热交换装置上。用于热交换装置的类型和材料是致使该装置的主要重量因素。
例如，在文献us2014/0145107a1、us6,761,211b2和us9,103,605b2中描述了包含金属泡沫的热交换装置。在文献de102015118787a1中描述了一种用于制造金属泡沫复合体的方法。
技术实现要素：
在上述背景下，本发明的目的是提供一种改进的照明模块，该照明模块具有用于冷却至少一个半导体光源的热交换装置，并且该照明模块特别是具有改善的重量和成本效率。
该目的通过根据权利要求1的照明模块，根据权利要求8的前照灯和根据权利要求10的车辆来实现。从属权利要求包含本发明的进一步的有利构造。
根据本发明的照明模块包含用于冷却至少一个半导体光源的热交换装置。该热交换装置包含具有上侧和下侧的至少一个金属板。在金属板的下侧上设置有闭孔金属泡沫，该金属泡沫与金属板冶金连接。换句话说，金属泡沫和金属板因此被设计为单件并且通过金属加工过程彼此连接。关于本发明，闭孔是指设置在金属泡沫内部的相互封闭的孔，即，它们不以流体力学方式彼此连接。至少一个半导体光源设置在上侧，使得至少一个半导体光源与金属板直接热接触。
根据本发明的照明模块的优点在于其重量比现有的常规照明模块低。此外，特别地，热交换装置的闭孔设计意味着可以进行简单且因此具有成本效益的生产。由于热交换装置相对较高的生产成本和与车辆照明相关的组装成本，因此至今尚未使用具有金属泡沫的热交换装置，特别是该热交换装置是用于冷却半导体光源(例如特别是led)。通常通过压铸或挤压制造用于冷却半导体光源的热交换装置，或者使用热塑性的热交换装置。相比之下，特别是闭孔金属泡沫的金属泡沫具有非常低的密度和良好的导热性，同时具有较低的材料成本和较低的重量。此外，由于生产成本低，因此很容易将它们与适合大规模生产的产品结合使用。
半导体光源的安装(特别是附接)优选地以使得热量可以在金属板和半导体光源之间传递的方式进行。金属板优选地被设计成使得至少一个半导体光源和/或至少一个印刷电路板和/或至少一个反射器元件和/或至少一个透镜可以被附接到金属板的上侧。为此目的，特别是在金属板的顶部上可以设置用于附接至少一个上述部件的装置。
在另一变型中，金属板和/或金属泡沫包含铝和/或铝合金。此外或另外，金属板和/或金属泡沫可以包含钛和/或钛合金。使用上述金属的优点在于，在使用时，热交换装置具有轻的重量和高的热导率。
此外，金属泡沫可以包含多个切口或凹槽。优选地，金属泡沫包含背离金属板的侧面，其中优选在背离金属板的侧面上设置多个切口。金属泡沫也可以包含背离金属板的侧面，其中金属泡沫背离金属板的侧面冶金连接到金属板。
金属泡沫中的切口或凹槽的优点在于，它们改善了金属泡沫与环境之间的热交换，从而除了热传导之外，还可以通过对流或热流从热交换装置消散热量。
在另一变型中，金属板的顶部包含具有表面法线的表面。在这种情况下，金属板优选地在垂直于表面法线的至少一个方向上伸出超过金属泡沫。这种设计的优点在于，上侧和金属板的延伸超过金属泡沫的下侧的部分都可用于安装热交换装置。
此外，至少一个反射器元件和/或至少一个透镜可以设置(优选地固定)在金属板的顶部上。反射器元件和/或透镜可以伸出到至少一个半导体光源之外。反射器元件在此应理解为是指反射光和/或热辐射的部件，例如是金属板。反射器元件可以以凹入的方式朝向至少一个半导体光源弯曲。借助于反射器元件或透镜，例如可以反射或聚焦由至少一个半导体光源发出的光。同时，可以借助于反射器元件或透镜将热辐射从至少一个半导体光源发射出。
在另一变型中，第二金属板可以设置在背离第一金属板的金属泡沫的侧面上。与第一金属板一样，第二金属板优选地也与金属泡沫冶金连接。这样，就实现了夹层结构的设置。特别是当两个金属板可以用于连接要冷却的两个部件以及将热交换装置附接在另一个部件中或另一个部件之上时，具有至少两个金属板的设计(两个金属板从至少两个侧面包围或接近金属泡沫)的优点在于热交换装置的组装被简化。
根据本发明的照明模块除其他之外可以用于街道照明、移动灯或任何类型的前照灯等。
根据本发明用于车辆(例如机动车辆)的前照灯包含至少一个根据本发明的先前描述的照明模块。优选地，至少一个led和/或至少一个印刷电路板被设置(优选地被固定)在热交换装置的至少一个金属板上。例如，前照灯可以是机动车辆的前部前照灯。根据本发明的前照灯具有已经结合根据本发明的照明模块描述的特征和优点。
根据本发明的车辆包含至少一个先前描述的前照灯。这有前面提到的优点。车辆可以例如是机动车辆，特别是乘用车、卡车、摩托车、助力车、公共汽车或小客车或船舶。
热交换装置可以通过粉末冶金工艺以如下方式制造。金属粉末和氢化物施加到至少一个金属板上。在其上设置有金属粉末的至少一个金属板以及氢化物例如在高炉中被加热到至少一个固定温度。该温度设置为在该温度下金属粉末和氢化物相互反应并发泡，或形成泡沫，并且泡沫与至少一个金属板形成冶金键合。因此，根据本发明，通过高温在至少一个金属板和封闭泡沫之间形成直接冶金连接。金属粉末和氢化物也可以设置在至少两个金属板之间。
另外或此外，金属泡沫背离至少一个金属板(例如第一金属板)的下面或侧面可以通过基体或负模来构造。换言之，通过基体或负模，可以在背离金属板的金属泡沫的下面或侧面形成多个凹槽。在另一变型中，贯穿开口也可以通过合适的模具在金属泡沫中创建。这种结构的优点是，特别是与夹层结构结合使用时，通过金属泡沫的热流与闭孔设计相结合是可能的。例如，石墨基体可以用作基体。
所使用的金属粉末可以包含铝和/或钛和/或铝合金和/或钛合金。例如，二氢化钛可以用作氢化物。
例如作为夹层结构，通过使用优选的粉末冶金工艺，闭孔金属泡沫可以比开孔金属泡沫便宜得多。传统上，开孔金属泡沫是由预制塑料或盐模烧结或铸造而成。与所描述的金属发泡方法相比，两种传统使用的工艺组具有更多的制造步骤和更高的成本。此外，与开放式泡沫不同，闭孔金属泡沫无需后续电镀、粘合或其他连接技术。
综上所述，本发明具有以下优点：减少了用于制造热交换装置的工艺步骤的数量。这降低了制造成本，以及同时也降低了热交换装置和照明模块的成本。此外，诸如至少一个半导体光源和/或至少一个印刷电路板的需要冷却的部件可以直接附接到金属板中的至少一个，而不需要任何其他部件。因此，可以直接且经济有效地将反射器、透镜和半导体光源安装在热交换装置的金属板上。泡沫金属与金属板之间通过粉末冶金工艺产生的直接连接提高了金属泡沫与金属板之间的导热性。减轻重量也是可行的。通过调整泡沫和所用材料的密度，热导率也可以与预期应用的特殊要求相匹配。
下文将基于示例性实施例并且参考附图更详细地描述本发明。虽然通过优选示例性实施例更详细地说明和描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制，并且本领域技术人员可以从中派生出其他变型，而不脱离本发明的保护范围。
这些附图不一定精确到每一个细节，也不一定与比例相符，可以放大或缩小以提供更好的概览。因此，这里公开的功能细节不应被理解为限制性的意义，而仅仅是作为向本领域技术人员提供以各种方式应用本发明的指导的描述性基础。
如本文所使用的，当用于两个或多个元件的系列时，术语“和/或”意味着所列出的每个项目可以单独使用，或者使用所列元件中两个或多个的任意组合。例如，如果描述的组合包含部件a、b和/或c，则该组合可以单独包含a、单独b、单独c、a和b组合、a和c组合、b和c组合、或a、b和c组合。
附图说明
图1以立体图、部分剖面图示出了根据本发明的热交换装置的示意图；
图2以立体图、部分剖面图示出了根据本发明的热交换装置的另一变型的示意图；
图3以剖面图示出了根据本发明的热交换装置的另一变型的示意图；
图4以剖面图示出了根据本发明的热交换装置的另一变型的示意图；
图5以剖面图示出了根据本发明的热交换装置的另一变型的示意图；
图6示出根据本发明的车辆的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的照明模块20的立体图、部分剖面图。照明模块20包含热交换装置19和至少一个半导体光源5(例如led)。热交换装置19包含第一金属板1，该第一金属板1尤其冶金地直接连接到闭孔金属泡沫2。特别是冶金连接的直接连接最好是通过粉末冶金工艺生产的。这样，由金属板1和金属泡沫2制成一体式热交换装置。金属板1包含具有表面法线14的上侧4。金属泡沫2设置在金属板1的下侧7上。在所示变型中，半导体光源5和印刷电路板6设置在金属板1的顶部4上。半导体光源5将由热交换装置19冷却。原则上，还可以将其他或一个以上要冷却的部件设置在上侧4上，特别是固定在上侧4上。
在所示变型中，金属泡沫2具有朝向金属板1的侧面17，侧面17上金属泡沫2冶金连接至金属板1，以及金属泡沫2具有背离金属板1的侧面16。在背离金属板1的侧面16上，设置有凹槽3或切口，其改善了对流，并且从而通过热交换装置19整体散热。
在图2中所示的变体中，金属板1沿垂直于表面法线14的方向15部分地伸出到金属泡沫2之外。这使得照明模块20(特别是热交换装置19)的组装能力得到改进。此外，在图2中所示的变型中，反射器元件9例如通过固定元件10(特别是螺钉或铆钉)固定在上侧14上。反射器元件9至少部分地伸出到至少一个半导体光源5和印刷电路板6之外。反射器元件9沿半导体光源5的方向以凹形方式弯曲。这样，半导体光源5发出的光可以被反射，特别是与前照灯应用相结合。同时，反射器元件9有助于冷却半导体光源5。
在图3所示的变型中，与图2中所示的变型相比，在第一金属板1上设置透镜8，而不是反射器元件。透镜8至少部分地伸出到至少一个半导体光源5和印刷电路板6之外。
图4和图5以剖面图示出了根据本发明的照明模块20的进一步变型。与上述变型不同，第二金属板11设置在金属泡沫2的侧面16上，侧面16背离第一金属板1。与第一金属板1一样，第二金属板11与金属泡沫2直接连接(特别是冶金连接)。这样，就产生了一个夹层结构，这首先提供了改进的装配和廉价的工艺和加工选择。在图5所示的变型中，贯穿开口12设置在金属泡沫2中，其方式与上述变型中的凹槽3相同，能够产生对流或热流。
图6示出了根据本发明的车辆21(例如机动车辆)，该车辆21具有包含结合图1到5描述的至少一个照明模块20的至少一个前照灯2。
附图标记列表
1第一金属板
2金属泡沫
3凹槽
4上侧
5半导体光源
6印刷电路板
7下侧
8透镜
9反射器元件
10固定元件
11第二金属板
12贯穿开口
14表面法线
15垂直于表面法线的方向
16背离金属板的侧面
17朝向金属板的侧面
19热交换装置
20照明模块
21车辆
22前照灯
1.一种具有用于冷却至少一个半导体光源(5)的热交换装置(19)的照明模块(20)，
其特征在于，
所述热交换装置(19)包含具有上侧(4)和下侧(7)的至少一个金属板(1)，其中与所述金属板(1)冶金连接的闭孔金属泡沫(2)设置在所述下侧(7)以及所述至少一个半导体光源(5)设置在所述上侧(4)，使得所述光源与所述金属板(1)直接热接触。
2.根据权利要求1所述的照明模块(20)，
其特征在于，
所述金属板(1)和/或所述金属泡沫(2)包含铝和/或铝合金和/或钛和/或钛合金。
3.根据权利要求1或2所述的照明模块(20)，
其特征在于，
所述金属泡沫(2)包含多个凹槽(3)。
4.根据权利要求3所述的照明模块(20)，
其特征在于，
所述金属泡沫(2)包含背离所述金属板(1)的侧面(16)，其中在背离所述金属板的所述侧面(16)上设置有多个凹槽(3)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明模块(20)，
其特征在于，
所述金属板(1)的所述上侧(4)包含具有表面法线(14)的表面，并且所述金属板(1)在垂直于所述表面法线(14)的至少一个方向(15)上伸出超过金属泡沫(2)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的照明模块(20)，
其特征在于，
在所述金属板(1)的所述上侧(4)上设置至少一个反射器元件(9)和/或至少一个透镜(8)。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的照明模块(20)，
其特征在于，
在所述金属泡沫(2)的背离所述第一金属板(1)的所述侧面(16)上设置有第二金属板(11)。
8.一种用于车辆(21)的前照灯(22)，包含根据权利要求1至7中任一项所述的照明模块(20)。
9.根据权利要求8所述的前照灯(22)，
其特征在于，
在金属板(1)上设置至少一个印刷电路板(6)。
10.一种车辆(21)，包含至少一个根据权利要求8或9所述的前照灯(22)。
技术总结