DE102018107678A1 - Micro-mirror having light module for a motor vehicle headlight - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird ein Lichtmodul (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Lichtquelle (12), einer Primäroptik (14), einer Anordnung von Mikrospiegeln (16.4) und mit einer lichtbrechenden Sekundäroptik (18), wobei die Lichtquelle (12), die Primäroptik (14), die Anordnung von Mikrospiegeln (16.4) und die Sekundäroptik (18) relativ zueinander so angeordnet sind, dass Licht (22), das von der Lichtquelle (12) ausgeht und von der Primäroptik (14) auf die Anordnung von Mikrospiegeln 816.4) gerichtet wird, von der Anordnung von Mikrospiegeln (16.4) auf die lichtbrechende Sekundäroptik (18) reflektierbar ist. Das Lichtmodul (10) zeichnet sich dadurch aus, dass es einen Innenraum (26) aufweist, der durch ein Gehäusevorderteil (28), ein zentrales Trägerelement (30), einen DMD-Chip (16), eine erste Leiterplatte (20), die Sekundäroptik (18) und durch eine staubdichte Druckausgleichsmembrane (32) staubdicht begrenzt wird. A light module (10) for a motor vehicle headlight is presented, comprising a light source (12), a primary optic (14), an array of micromirrors (16.4) and a refractive secondary optics (18), the light source (12), the primary optics (12). 14), the arrangement of micromirrors (16.4) and the secondary optics (18) are arranged relative to one another such that light (22) originating from the light source (12) and from the primary optics (14) to the arrangement of micromirrors 816.4) is reflected from the arrangement of micromirrors (16.4) on the refractive secondary optics (18). The light module (10) is characterized in that it has an inner space (26), by a front housing part (28), a central support member (30), a DMD chip (16), a first circuit board (20) Secondary optics (18) and dust-tight by a dust-tight pressure compensation diaphragm (32) is limited.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Lichtmodul ist aus der
Die Anordnung von Mikrospiegeln ist Bestandteil eines DMD-Chips (digital mirror device). Solche DMD-Chips können eine große Zahl (größer als eine Million) von Mikrospiegeln aufweisen. Jeder einzelne Mikrospiegel ist dabei zum Beispiel nur 8 x 8 Mikrometer groß. Eine Stellung jedes einzelnen Mikrospiegels ist zwischen zwei Stellungen umschaltbar. In einer Stellung reflektiert er das einfallende Licht auf die Sekundäroptik, und in der anderen Stellung reflektiert er das Licht zum Beispiel auf einen Absorber. Die Sekundäroptik bildet die Anordnung der Mikrospiegel in das Vorfeld des Lichtmoduls, das bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Beispiel auf der Fahrbahn liegt, ab. Mikrospiegel, die Licht auf die Sekundäroptik spiegeln, erscheinen in der aus der Abbildung resultierenden Lichtverteilung als helle Pixel, während die Mikrospiegel, die Licht auf den Absorber spiegeln, in der Lichtverteilung als dunkle Pixel erscheinen. Im Ergebnis ist damit die Form der Lichtverteilung mit einer durch die Zahl der Pixel und damit durch die Zahl der Mikrospiegel vorgegebenen Feinheit steuerbar, was zum Beispiel kameragesteuerte Lichtverteilungen ermöglicht, bei denen Bereiche, die andere Verkehrsteilnehmer blenden würden, gezielt abgedunkelt werden können und andere Bereiche, zum Beispiel Verkehrsschilder oder Fußgänger, gezielt beleuchtet werden, damit sie vom Fahrer erkannt werden.The arrangement of micromirrors is part of a DMD chip (digital mirror device). Such DMD chips can have a large number (greater than one million) of micromirrors. Each individual micromirror is, for example, only 8 x 8 microns in size. One position of each individual micromirror can be switched between two positions. In one position he reflects the incident light to the secondary optics, and in the other position he reflects the light, for example, on an absorber. The secondary optics form the arrangement of the micromirrors in the apron of the light module, which is in the case of a motor vehicle headlight, for example, on the roadway from. Micro mirrors that reflect light onto the secondary optics appear as bright pixels in the light distribution resulting from the image, whereas the micromirrors that reflect light onto the absorber appear as dark pixels in the light distribution. As a result, the shape of the light distribution can be controlled with a fineness predetermined by the number of pixels and thus by the number of micromirrors, which enables, for example, camera-controlled light distributions, in which areas that would dazzle other road users can be specifically darkened and other areas For example, traffic signs or pedestrians, are specifically illuminated so that they are recognized by the driver.
Es hat sich gezeigt, dass mit bekannten Lichtmodulen erzeugte Lichtverteilungen lokal dunkle Stellen oder unscharfe Abbildungen einzelner Mikrospiegel aufweisen.It has been found that light distributions generated with known light modules locally have dark spots or blurred images of individual micromirrors.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Lichtmoduls der eingangs genannten Art, dessen Lichtverteilungen die nachteiligen dunklen Stellen und unscharfen Abbildungen nicht aufweisen.The object of the invention is to provide a light module of the type mentioned, whose light distributions do not have the disadvantageous dark spots and blurred images.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Lichtmodul zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtmodul einen staubdichten Innenraum aufweist und dass die Lichtquelle, die Primäroptik und die Anordnung von Mikrospiegeln in dem staubdichten Innenraum angeordnet sind.This object is achieved with the features of claim 1. The light module according to the invention is characterized in that the light module has a dust-tight interior and that the light source, the primary optics and the arrangement of micromirrors are arranged in the dust-tight interior.
Damit basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass die lokal unerwünscht dunklen stellen und unscharfen Abbildungen einzelner Mikrospiegel durch Staubpartikel erzeugt werden, die sich im Strahlengang des Lichtes insbesondere zwischen der Anordnung der Mikrospiegel und der Sekundäroptik befinden. Die Größe von Staubpartikeln liegt zwischen 0,1 Mikrometern und 100 Mikrometern. Ein typisches Bauvolumen eines Lichtmoduls liegt bei 0,2 m x 0,2 m x 0,1 m. Es hat sich gezeigt, dass kleinere Partikel, zum Beispiel 0,5 Mikrometer große Partikel, zu Lichteinbußen durch unscharfe Abbildungen führen und dass Partikel, die größer als etwa 10 Mikrometer sind vollständig aus dem Strahlengang heraus gehalten werden müssen. Die Staubfreiheit des Innenraums entspricht bevorzugt der Schutzklasse IP6K2. Die Montage der an der staubdichten Abdichtung des Innenraum beteiligten Bauteile des Lichtmodule erfolgt bevorzugt in einem Reinraum.Thus, the invention is based on the finding that the locally undesirable dark spots and blurred images of individual micromirrors are produced by dust particles which are located in the beam path of the light, in particular between the arrangement of the micromirrors and the secondary optics. The size of dust particles is between 0.1 microns and 100 microns. A typical construction volume of a light module is 0.2 mx 0.2 mx 0.1 m. It has been found that smaller particles, for example 0.5 micron particles, lead to light losses due to blurred images and that particles larger than about 10 microns must be kept completely out of the beam path. The dust-free interior is preferably IP6K2 rated. The assembly of the components of the light modules involved in the dust-tight sealing of the interior is preferably carried out in a clean room.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der staubdichte Innenraum durch ein Gehäusevorderteil, ein zentrales Trägerelement, einen DMD-Chip, eine erste Leiterplatte, die Sekundäroptiklinse und durch eine staubdichte Druckausgleichsmembrane umschlossen wird. Damit werden ohnehin vorhandene Bauteile für die Abdichtung verwendet.A preferred embodiment is characterized in that the dust-tight interior is enclosed by a front housing part, a central support element, a DMD chip, a first printed circuit board, the secondary optics lens and by a dust-tight pressure compensation membrane. This already existing components are used for sealing.
Bevorzugt ist auch, dass das Gehäusevorderteil in einem Teil des Gehäusevorderteils, welcher der ersten Leiterplatte zugewandt ist, ein Gehäusefenster aufweist, das von der ersten Leiterplatte staubdicht abgedeckt wird. Diese Ausgestaltung erlaubt eine elektrische Kontaktierung der ersten Leiterplatte, die bis auf ihren das Gehäusefenster abdeckenden Oberflächenbereich vollständig im staubdichten Innenraum liegt, ohne dass die Leiterplatte oder ein Kabelbaum durch eine Dichtungsfläche (d.h. durch eine Fläche, in der eine Dichtung liegt) hindurchgeführt werden muss.It is also preferred that the housing front part has a housing window in a part of the housing front part, which faces the first printed circuit board, which is covered dust-tight by the first printed circuit board. This configuration permits electrical contacting of the first printed circuit board, which, except for its surface covering the housing window, lies completely in the dust-tight interior, without the printed circuit board or a wiring harness having to be passed through a sealing surface (that is, through a surface in which a gasket lies).
Weiter ist bevorzugt, dass das Gehäusevorderteil eine Lichtaustrittsöffnung aufweist, die durch die Sekundäroptiklinse staubdicht abgedeckt wird. Der staubdichte Innenraum muss zwangsläufig ein transparentes Fenster aufweisen, durch welches das Licht aus dem Innenraum austreten kann. Die Nutzung der Sekundäroptiklinse für diese Funktion macht eine Verwendung eines zusätzlichen Fensters unnötig, was Lichtverluste vermeidet und eine Komplexität und Bauteilezahl reduziert.It is further preferred that the housing front part has a light exit opening, which is covered dust-tight by the secondary optics lens. The dust-proof interior must inevitably have a transparent window through which the light can escape from the interior. Using the secondary optics lens for this feature eliminates the need for an additional window, eliminating light losses and reducing complexity and component count.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäusevorderteil eine Druckausgleichsöffnung aufweist, die durch die staubdichte Druckausgleichsmembran abgedeckt wird, wobei die Druckausgleichsmembran gasdurchlässig ist. Diese Ausgestaltung erlaubt einen Druckausgleich trotz des aufgrund der staubdichten Abdichtung erschwerten Teilchenaustausches zwischen Innenraum und dessen Umgebung.A further preferred embodiment is characterized in that the Housing front part has a pressure equalization opening, which is covered by the dust-tight pressure compensation membrane, wherein the pressure compensation membrane is gas-permeable. This embodiment allows a pressure equalization despite the difficult due to the dust-tight seal particle exchange between the interior and its surroundings.
Bevorzugt ist auch, dass das zentrale Trägerelement ein Trägerelementfenster aufweist, dessen Öffnung von einem die Anordnung der Mikrospiegel tragenden DMD-Chip abgedeckt wird. Dieses Merkmal erlaubt eine Anordnung der die Mikrospiegel tragenden Vorderseite im staubdichten Außenraum, während die elektrische Kontaktierung durch eine vollständig außerhalb des Innenraums liegend zweite Leiterplatte erfolgen kann.It is also preferable that the central carrier element has a carrier element window whose opening is covered by a DMD chip carrying the arrangement of the micromirrors. This feature allows an arrangement of the micromirror-carrying front in the dust-tight outer space, while the electrical contact can be made by a completely outside the interior lying second circuit board.
Weiter ist bevorzugt, dass der DMD-Chip auf einer dem Innenraum abgewandten Rückseite des zentralen Trägerelements angeordnet ist, wobei die Anordnung von Mikrospiegeln vor der Öffnung des Trägerelementfensters angeordnet ist. Damit wird der DMD-Chip selbst zur Abdichtung verwendet, was die Komplexität des Aufbaus reduziert.It is further preferred for the DMD chip to be arranged on a rear side of the central carrier element facing away from the interior, wherein the arrangement of micromirrors is arranged in front of the opening of the carrier element window. Thus, the DMD chip itself is used for sealing, which reduces the complexity of the structure.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das zentrale Trägerelement einen innenraumseitigen Flanschbereich aufweist, der entlang einer geschlossenen räumlichen Kurve verläuft, und dass das Gehäusevorderteil einen Gehäuse-Flanschbereich aufweist, dessen Form ein Negativ der Form des Flanschbereichs des zentralen Trägerelements ist, so dass sich beide Flanschbereiche bei einem Zusammenfügen des Gehäusevorderteils und des zentralen Trägerelements entlang der gesamten Länge der räumlichen Kurve des Flanschbereichs flächig berühren oder eine zwischen ihnen liegende Dichtung jeweils flächig berühren.A further preferred refinement is characterized in that the central carrier element has an interior-side flange region which runs along a closed spatial curve, and in that the housing front part has a housing flange region whose shape is a negative of the shape of the flange region of the central carrier element that, when the front part of the housing and the central support element are joined together, the two flange areas contact one another over the entire length of the spatial curve of the flange area or contact a seal lying between them in a planar manner.
Bevorzugt ist auch, dass eine Dichtung auf einem innenraumseitigen Rand des Gehäusefensters über die gesamte Länge des Randes des Gehäusefensters liegt.It is also preferred that a seal is located on an inner space-side edge of the housing window over the entire length of the edge of the housing window.
Weiter ist bevorzugt, dass das Gehäusevorderteil aus Kunststoff besteht und dass die Dichtungen und an Flanschbereiche des Gehäusevorderteils angeformte Dichtlippen aus Dichtungsmaterial sind.It is further preferred that the housing front part consists of plastic and that the seals and sealing lips formed on flange regions of the front part of the housing are made of sealing material.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.Further advantages will become apparent from the following description, the drawings and the dependent claims. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description.
Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls in einem zu einer optischen Achse des Lichtmoduls parallelen Schnitt; -
2 einen DMD-Chip; -
3 eine zweite Leiterplatte mit einem Leiterplattenfenster; -
4 eine Schrägansicht der Rückseite eines zentralen Trägerelements vor der Montage des DMD-Chips; -
5 eine Draufsicht auf die Vorderseite eines zentralen Trägerelements mit erster Leiterplatte, Trägerelementfenster und einem innenraumseitigen Flanschbereich des zentralen Trägerelements; -
6 6 zeigt ein zu dem zentralen Trägerelement aus5 komplementäres Gehäusevorderteil; -
7 ein Befestigungsstück, das zur Halterung einer Sekundäroptiklinse in dem Gehäusevorderteil dient; -
8 das Gehäusevorderteil mit einem inneren Dichtbereich von vorn; und -
9 das Befestigungsstück mit eingesetzter Sekundäroptiklinse.
-
1 an embodiment of a light module according to the invention in a parallel to an optical axis of the light module section; -
2 a DMD chip; -
3 a second circuit board with a circuit board window; -
4 an oblique view of the back of a central support member prior to mounting the DMD chip; -
5 a plan view of the front of a central support member having a first circuit board, support member window and an inner side flange portion of the central support member; -
6 6 shows one to the central support element5 complementary housing front part; -
7 a fixing piece for holding a secondary optical lens in the housing front part; -
8th the housing front part with an inner sealing area from the front; and -
9 the attachment piece with inserted secondary optic lens.
Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente.In this case, the same reference numerals in different figures denote the same or at least functionally comparable elements.
Im Einzelnen zeigt die
Eine Schwenkstellung der Mikrospiegel ist individuell für jeden Mikrospiegel oder zumindest für eine Teilmenge der Mikrospiegel zwischen einer ersten Schwenkstellung und einer zweiten Schwenkstellung umschaltbar. Jeder Mikrospiegel, der sich in der ersten Schwenkstellung befindet, lenkt das auf ihn von der Primäroptik
Die Sekundäroptik
Bei dem erfindungsgemäßen Lichtmodul
Das zentrale Trägerelement
Die erste Leiterplatte
Der zweite Teilbereich
Wie
Die zweite Leiterplatte
Das elastische Element
Die Schraubdome
Die Dichtungen
Das Projektionsmodul
Wie
Der Rand des Gehäusefensters
Die Form des Gehäusevorderteils ist dabei mit der Lage der ersten Leiterplatte
Wie
Das Befestigungsstück
Ein in den Figuren nicht dargestellter Linsenhalter erfasst einen vorderen Rand der Sekundäroptiklinse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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