DE102020126592A1

DE102020126592A1 - Motor vehicle lighting device with at least one micro-projection light module and method for its production

Info

Publication number: DE102020126592A1
Application number: DE102020126592.1A
Authority: DE
Inventors: Felix Freytag; Sebastian Schildmann; Tobias Leuz
Original assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2022-04-14
Also published as: EP3982037A1; EP3982037B1; CN114321832A

Abstract

Vorgestellt wird eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem Mikroprojektionslichtmodul, das eine Lichtquelle, eine Vorsatzoptik und ein Mikroprojektionsoptikelement aufweist, das eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Mikroprojektoren aufweist, von denen jeder eine Lichteintrittsfläche, eine Blendenschicht und eine Austrittslinsenfläche aufweist. Die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Blendenschicht direkt auf der Lichteintrittsfläche und an der Eintrittslinsenfläche anhaftend angeordnet ist. Ein unabhängiger Anspruch richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung.

A motor vehicle lighting device is presented with at least one micro-projection light module, which has a light source, an attachment optics and a micro-projection optics element, which has a large number of micro-projectors arranged in rows and columns, each of which has a light entry surface, an aperture layer and an exit lens surface. The motor vehicle lighting device is characterized in that the diaphragm layer is arranged directly on the light entry surface and adheres to the entry lens surface. An independent claim relates to a method for producing such a motor vehicle lighting device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem Mikroprojektionslichtmodul, das eine Lichtquelle, eine Vorsatzoptik und ein Mikroprojektionsoptikelement aufweist, das eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Mikroprojektoren aufweist, von denen jeder eine Lichteintrittsfläche, eine Blendenschicht und eine Austrittslinsenfläche aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung.The present invention relates to a motor vehicle lighting device with at least one micro-projection light module, which has a light source, an attachment optics and a micro-projection optics element, which has a multiplicity of micro-projectors arranged in rows and columns, each of which has a light entry surface, an aperture layer and an exit lens surface. In addition, the invention relates to a method for producing such a motor vehicle lighting device.

Um bei begrenztem Bauraum Bilder von Projektor-inneren Lichtverteilungen als äußere Lichtverteilungen zum Beispiel auf eine Fahrbahn zu projizieren, hat sich ein Aufbau eines Projektors aus einer Vielzahl von Mikroprojektoren als geeignet erwiesen. Ein solcher Projektor ist als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers aus der DE 10 2017 112 971 A1 und der W02019/120900A1 bekannt. Solche Projektoren arbeiten mit sehr kurzen Brennweiten und benötigen daher nur wenig Bauraum.In order to project images of projector-internal light distributions as external light distributions onto a road, for example, with limited installation space, a projector structure made up of a large number of micro-projectors has proven to be suitable. Such a projector is part of a motor vehicle headlight from DE 10 2017 112 971 A1 and the W02019/120900A1 famous. Such projectors work with very short focal lengths and therefore require little installation space.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind vor allem Mikroprojektionslichtmodule interessant, welche nach dem so genannten Fly's Eye Prinzip funktionieren. Diese Projektoren können eine nicht homogene Lichtverteilung homogenisieren, was für viele Bildprojektionen erwünscht ist (vgl. DE 10 2017 217 345B4 , DE 10 2006 047 941 A1 ).Microprojection light modules that function according to the so-called fly's eye principle are of particular interest in connection with the present invention. These projectors can homogenize a non-homogeneous light distribution, which is desirable for many image projections (cf. DE 10 2017 217 345B4 , DE 10 2006 047 941 A1 ).

Bei bisherigen Verfahren zur Herstellung von Mikroprojektionslichtmodulen werden eine Blendenstruktur und Lichteintritts- und Lichtaustrittslinsen auf einem Glaswafer nacheinander aufgetragen. Hierdurch werden für die Positionierung der Linsen zueinander Prozesse mit einer sehr hohen Genauigkeit benötigt, welche hohe Kosten verursachen (bspw. Prozesse aus der Halbleiterindustrie)(vgl. EP 3 282 181A1 ).In previous methods for producing micro-projection light modules, an aperture structure and light entry and light exit lenses are applied to a glass wafer in succession. As a result, processes with a very high degree of accuracy are required for the positioning of the lenses in relation to one another, which cause high costs (e.g. processes from the semiconductor industry) (cf. EP 3 282 181 A1 ).

Es ist wünschenswert, diese Kosten zu reduzieren, ohne dafür eine nachteilige Veränderung der Funktionsweise des Projektors in Kauf nehmen zu müssen. Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die toleranzunempfindliche Bildprojektionen mit Mikroprojektionslichtmodulen geringer Bautiefe ohne kostenintensive Prozesse und ohne aufwändige Nachjustage der Linsen zueinander ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung anzugeben.It is desirable to reduce this cost without adversely affecting the performance of the projector. Against this background, the object of the invention is to specify a motor vehicle lighting device of the type mentioned at the outset that enables tolerance-insensitive image projections with micro-projection light modules of small overall depth without cost-intensive processes and without complex readjustment of the lenses relative to one another. A further object consists in specifying a method for producing such a motor vehicle lighting device.

Diese Aufgabe wird mit Bezug auf Vorrichtungsaspekte durch die Summe der Merkmale des Anspruchs 1 und mit Bezug auf Verfahrensaspekte mit der Summe der Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst.This object is achieved with respect to device aspects by the sum of the features of claim 1 and with respect to method aspects with the sum of the features of the independent method claim.

Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung dadurch aus, dass die Blendenschicht direkt auf der Lichteintrittsfläche und an der Eintrittslinsenfläche anhaftend angeordnet ist.The motor vehicle lighting device according to the invention is characterized in that the diaphragm layer is arranged directly on the light entry surface and adheres to the entry lens surface.

Diese Merkmale erlauben eine individuelle Gestaltung der Blendenschicht nach der Herstellung der Mikroprojektionsoptik. Ein Aufbringen der Blendenschicht erst nach der Herstellung der Mikroprojektionsoptik lässt hochpräzise und damit teure Prozesse, die beim Stand der Technik zur Positionierung von Blenden zwischen Lichteintrittsfläche und Linsenaustrittsfläche erforderlich sind, überflüssig werden. Die Positionierung kann zum Beispiel beim Spritzgießen der Mikroprojektionsoptik direkt nach dem Abschluss des Spritzgussschrittes erfolgen. Vorteilhaft ist auch, dass die gleiche Mikroprojektionsoptik mit unterschiedlichen Blenden versehen werden kann, was sie für einen Einsatz in unterschiedlichsten Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen, seien es Scheinwerfer oder Signalleuchten und für verschiedenste Anwendungen prädestiniert. Auf diese Weise wird die Anzahl von in verschiedenen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen verwendbaren Gleichteilen vergrößert, was die Kosten vorteilhafterweise reduziert.These features allow an individual design of the diaphragm layer after the production of the micro-projection optics. Applying the diaphragm layer only after the production of the micro-projection optics means that high-precision and therefore expensive processes, which are required in the prior art for positioning diaphragms between the light entry surface and the lens exit surface, become superfluous. The positioning can take place, for example, during injection molding of the micro-projection optics directly after the end of the injection molding step. It is also advantageous that the same micro-projection optics can be provided with different screens, which predestines them for use in a wide variety of motor vehicle lighting devices, be they headlights or signal lights, and for a wide variety of applications. In this way, the number of identical parts that can be used in different motor vehicle lighting devices is increased, which advantageously reduces costs.

Die Blende kann beispielsweise durch eine Metallisierung oder eine Lackierung aufgebracht werden. Das hat den Vorteil, dass durch die geringe Dicke der Schicht die gesamte Blende scharf abgebildet werden kann und keine Lichtanteile durch eine ausgedehnte metallische als Einlegeteilrealisierte Blende (vgl. DE102016112617B3 oder WO2015/058227 Al) blockiert werden.The panel can be applied, for example, by metallization or painting. This has the advantage that due to the low thickness of the layer, the entire aperture can be imaged sharply and no light components can be seen through an extended metallic aperture realized as an insert (cf. DE102016112617B3 or WO2015/058227 Al) are blocked.

Vorteilhaft ist auch, dass ein einfacherer Wechsel der Kontur und Lage der lichtdurchlässigen Bereiche der Blendenschicht nach dem Herstellungsprozess der Mikroprojektionsoptik möglich ist, da die Blende nicht fest in die Mikroprojektionsoptik eingebaut ist.It is also advantageous that the contour and position of the light-transmitting areas of the diaphragm layer can be changed more easily after the production process of the micro-projection optics, since the diaphragm is not permanently installed in the micro-projection optics.

Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Blendenschicht einen lichtdurchlässigen Teilbereich und einen nahezu lichtundurchlässigen Teilbereich aufweist. Unter einem lichtundurchlässigen Teilbereich wird dabei ein Teilbereich verstanden, dessen Transmission kleiner als 1 % ist.A preferred embodiment is characterized in that the diaphragm layer has a light-transmissive sub-area and an almost opaque sub-area. An opaque sub-area is understood to be a sub-area whose transmission is less than 1%.

Bevorzugt ist auch, dass die Lichteintrittsfläche eine Eintrittslinsenfläche ist und dass die Brennweiten der Eintrittslinsenfläche und der Austrittslinsenfläche nahezu identisch sind.It is also preferred that the light entry surface is an entry lens surface and that the focal lengths of the entry lens surface and the exit lens surface are almost identical.

Weiter ist bevorzugt, dass der Abstand der Austrittsfläche eines Mikroprojektors von der Eintrittsfläche des Mikroprojektors nahezu der Brennweite der Eintrittslinsenfläche oder der Austrittslinsenfläche entspricht. Durch diese Merkmale wird die dünne Blendenschicht scharf abgebildet, was insbesondere für die Erzeugung scharfer Hell-Dunkel-Grenzen günstig ist.It is further preferred that the distance between the exit surface of a microprojector and the entry surface of the microprojector corresponds almost to the focal length of the entry lens surface or the exit lens surface. Due to these features, the thin aperture layer is imaged sharply, which is particularly beneficial for creating sharp light-dark boundaries.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Mikroprojektionsoptikelement ein einstückig-stoffschlüssig zusammenhängendes Element ist. Dadurch ergibt sich insbesondere eine genaue Positionierung der Lichteintrittsfläche mit der Blendenschicht zur Linsenaustrittsfläche gewissermaßen von selbst und ohne Notwendigkeit weiterer Positionierungsmaßnahmen.A further preferred configuration is characterized in that the micro-projection optical element is a one-piece cohesive element. This results in particular in precise positioning of the light entry surface with the diaphragm layer in relation to the lens exit surface to a certain extent automatically and without the need for further positioning measures.

Bevorzugt ist auch, dass eine von der Summe der Lichteintrittsflächen der Mikroprojektoren gebildete Gesamtlichteintrittsfläche des Mikroprojektionsoptikelementes einen zentralen, inneren Bereich des Mikroprojektionsoptikelementes bildet, der von einem äußeren Randbereich umgeben ist, der lichtundurchlässig ist. Durch die Lichtundurchlässigkeit des äußeren Randbereichs wird von der Vorsatzoptik ausgehendes Licht der Lichtquelle daran gehindert, an den seitlichen Rändern der Mikroprojektionsoptik vorbei zu gelangen und als unerwünschtes Streulicht die erwünschte Lichtverteilung zu beeinträchtigen.It is also preferred that a total light entry surface of the micro-projection optics element formed by the sum of the light entry surfaces of the microprojectors forms a central, inner area of the micro-projection optics element, which is surrounded by an outer edge area that is opaque. The opacity of the outer edge area prevents light from the light source emanating from the attachment optics from passing the lateral edges of the micro-projection optics and impairing the desired light distribution as undesired scattered light.

Weiter ist bevorzugt, dass mehrere Mikroprojektionslichtmodule (Mikroprojektionsoptiken plus zugehörige Vorsatzoptiken und Lichtquellen) quer zu ihren optischen Achsen nebeneinander angeordnet sind Die Mikroprojektionslichtmodule können insbesondere der Formgebung der Beleuchtungseinrichtung, die sich in eine Kraftfahrzeugkarosserie einfügt, folgend angeordnet werden. Ein weiterer Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass durch zeitlich versetzte Ansteuerung der Lichtquellen ein Animationseffekt (zum Beispiel ein Lauflichteffekt) erzeugt werden kann.It is also preferred that several micro-projection light modules (micro-projection optics plus associated attachment optics and light sources) are arranged next to one another transversely to their optical axes. A further advantage of such an arrangement is that an animation effect (for example a running light effect) can be produced by activating the light sources at different times.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die nebeneinander angeordneten Mikroprojektionslichtmodule in ihrer Brennweite, der Zahl ihrer Mikroprojektoren und ihrer Blendenform und/oder ihrer Blendengröße ihrer Mikroprojektionsoptikelemente unterscheiden. Auf diese Weise lässt sich die von der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung zu erzeugende Lichtverteilung beim Entwurf durch eine entsprechende Auswahl der genannten Parameter festlegen.A further preferred configuration is characterized in that the micro-projection light modules arranged next to one another differ in their focal length, the number of their micro-projectors and their aperture shape and/or their aperture size of their micro-projection optical elements. In this way, the light distribution to be generated by the motor vehicle lighting device can be defined in the design by an appropriate selection of the parameters mentioned.

Bevorzugt ist auch, dass nebeneinander angeordnete Mikroprojektionsoptikelemente Teile einer einstückig-stoffschlüssig zusammenhängenden Anordnung von Mikroprojektionsoptikelementen sind. Weiter ist bevorzugt, dass nebeneinander angeordnete Vorsatzoptiken Teile einer einstückig-stoffschlüssig zusammenhängenden Anordnung von Vorsatzoptiken sind. Auch bei diesen beiden Ausgestaltungen ergibt sich der Vorteil wegfallender Positionierungsmaßnahmen.It is also preferred that micro-projection optics elements arranged next to one another are parts of a one-piece cohesively cohesive arrangement of micro-projection optics elements. It is also preferred that attachment optics arranged next to one another are parts of an arrangement of attachment optics that is cohesively coherent in one piece. The advantage of eliminating positioning measures also results from these two configurations.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass jeder der Mikroprojektoren eine optische Achse aufweist wobei wenigstens die meisten Mikroprojektoren so angeordnet sind, dass ihre optischen Achsen parallel zueinander verlaufen und dass wenigstens zwei der meisten Mikroprojektoren längs ihrer optischen Achsen versetzt zueinander angeordnete Eintrittslinsenflächen und/oder Austrittslinsenflächen aufweisen. Durch diese Merkmale lässt sich die von der Summe der Linsenaustritte festgelegte Form der sich insgesamt ergebenden Lichtaustrittsfläche der Vielzahl von Mikroprojektoren in weiten Grenzen variabel festlegen.A further preferred configuration is characterized in that each of the microprojectors has an optical axis, with at least most of the microprojectors being arranged in such a way that their optical axes run parallel to one another and that at least two of most of the microprojectors have entry lens surfaces and/or offset to one another along their optical axes. or have exit lens surfaces. These features allow the shape of the total light exit surface of the multiplicity of microprojectors, determined by the sum of the lens exits, to be variably determined within wide limits.

Bevorzugt ist auch, dass Höhe und Breite der Lichteintrittsflächen und der Austrittslinsenflächen der Mikroprojektoren nicht alle gleich sind. Bei gleicher Form und Größe der lichtdurchlässigen Bereiche der Blendenschicht ist es so möglich, die Lichtintensität im projizierten Bild zu variieren.It is also preferred that the height and width of the light entry surfaces and the exit lens surfaces of the microprojectors are not all the same. With the same shape and size of the transparent areas of the screen layer, it is possible to vary the light intensity in the projected image.

Weiter ist bevorzugt, dass die Lichteintrittsflächen ebene Flächen sind und damit nicht als bündelnde Lichteintrittslinsenflächen verwirklicht sind. Dadurch können Toleranzen zwischen Lichteintrittsflächen und Austrittslinsenflächen reduziert werden.It is also preferred that the light entry surfaces are flat surfaces and are therefore not implemented as concentrating light entry lens surfaces. As a result, tolerances between light entry surfaces and exit lens surfaces can be reduced.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst in einem ersten Schritt das Mikroprojektionsoptikelement mit seiner Lichteintrittsfläche und seiner Lichtaustrittsfläche hergestellt wird, dass in einem zweiten Schritt die Lichteintrittsfläche der Mikroprojektoren mit einer Metallschicht oder Lackschicht überzogen wird und dass in einem dritten Schritt die lichtdurchlässigen Bereiche durch mit einem Laser erfolgende Ablation freigelegt werden.A preferred embodiment of the method is characterized in that, in a first step, the micro-projection optical element is produced with its light entry surface and its light exit surface, that in a second step the light entry surface of the microprojectors is coated with a metal layer or lacquer layer, and that in a third step the translucent areas are exposed by ablation with a laser.

Durch das mit dem Laser erfolgende Freilegen der lichtdurchlässigen Bereiche wird eine hohe Präzision der Blendenkontur und Blendenposition und eine individuelle Gestaltbarkeit der Blendenschicht nach der bspw. durch Spritzgießen erfolgenden Erzeugung des Mikroprojektionsoptikelements ermöglicht.The exposure of the light-transmitting areas with the laser enables high precision of the diaphragm contour and diaphragm position and individual design of the diaphragm layer after the micro-projection optical element has been produced, for example by injection molding.

Dadurch, dass die Blendenschicht erst nach dem Spritzgießen aufgebracht wird, sind hochpräzise und deshalb teure Prozesse, die sonst für eine Positionierung eines Blendenbauteils zwischen Lichteintrittsfläche und Linsenaustritt erforderlich sind, überflüssig.Because the diaphragm layer is only applied after injection molding, high-precision and therefore expensive processes that are otherwise required for positioning a diaphragm component between the light entry surface and the lens exit are superfluous.

Im Übrigen ergeben sich zu den Vorteilen der Vorrichtungsaspekte der Erfindung korrespondierende Vorteil auch bei ihren Verfahrensaspekten.Moreover, advantages corresponding to the advantages of the device aspects of the invention also result in its method aspects.

Vorteilhaft ist insbesondere, dass das Aufbringen der Blendenschicht und die Positionierung der lichtdurchlässigen Bereiche direkt nach dem Abschluss des Spritzgussschrittes erfolgen kann. Vorteilhaft ist auch, dass die gleiche Mikroprojektionsoptik mit unterschiedlichen Blenden versehen werden kann, was sie für einen Einsatz in unterschiedlichsten Scheinwerfern und für verschiedenste Anwendungen prädestiniert. Auf diese Weise wird die Anzahl von in verschiedenen Scheinwerfern verwendbaren Gleichteilen vergrößert, was die Kosten vorteilhafterweise reduziert. Vorteilhaft ist auch, dass ein einfacherer Wechsel der Kontur und Lage der lichtdurchlässigen Bereiche der Blendenschicht Bildes nach dem Herstellungsprozess der Mikroprojektionsoptik möglich ist, da die Blende nicht fest in die Mikroprojektionsoptik eingebaut ist.It is particularly advantageous that the application of the diaphragm layer and the positioning of the light-transmitting areas can take place directly after the end of the injection molding step. It is also advantageous that the same micro-projection optics can be provided with different screens, which makes them ideal for use in a wide variety of headlights and for a wide variety of applications. In this way, the number of identical parts that can be used in different headlights is increased, which advantageously reduces costs. It is also advantageous that a simpler change of the contour and position of the light-transmitting areas of the diaphragm layer of the image is possible after the manufacturing process of the micro-projection optics, since the diaphragm is not permanently installed in the micro-projection optics.

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 25 den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung 9 näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:

1 eine Schnittdarstellung einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einem Gehäuse und einem Mikroprojektionslichtmodul;
2 eine perspektivische Darstellung des Mikroprojektionslichtmoduls aus der 1;
3 einen Längsschnitt durch einen einzelnen Mikroprojektor eines Mikroprojektionslichtmoduls;
4 eine Draufsicht auf die gesamte Lichteintrittsfläche eines Mikroprojektionsoptikelements;
5 eine Draufsicht auf ein einen Randbereich aufweisendes Mikroprojektionsoptikelement;
6 eine Anordnung von mehreren abstandslos nebeneinander angeordneten Mikroprojektionslichtmodulen;
7 die Anordnung aus der 6 von vorn;
8 eine Seitenansicht einer der Anordnung aus den 6 und 7 vergleichbaren Anordnung;
9 ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
10 ein Mikroprojektionsoptikelement nach dem Spritzgussschritt mit noch nicht beschichteter Lichteintrittsfläche; und
11 das Mikroprojektionsoptikelement nach der im zweiten Schritt erfolgenden Beschichtung und dem im dritten Schritt erfolgenden Freilegen der erwünschtermaßen lichtdurchlässigen Bereiche.

Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description 9 . The same reference symbols in different figures denote the same elements or elements that are at least comparable in terms of their function. They show, each in schematic form:

1 a sectional view of a motor vehicle lighting device with a housing and a micro-projection light module;
2 a perspective view of the micro-projection light module from FIG 1 ;
3 a longitudinal section through a single micro-projector of a micro-projection light module;
4 a plan view of the entire light entry surface of a micro-projection optical element;
5 a plan view of a micro-projection optical element having an edge region;
6 an arrangement of a plurality of micro-projection light modules arranged next to one another without any spacing;
7 the arrangement from the 6 from the beginning;
8th a side view of one of the arrangement from the 6 and 7 comparable arrangement;
9 a flowchart as an embodiment of a manufacturing method according to the invention,
10 a micro-projection optical element after the injection molding step with a light entry surface that has not yet been coated; and
11 the micro-projection optical element after the coating that takes place in the second step and the exposure of the desired light-transmitting areas that takes place in the third step.

Im Einzelnen zeigt die 1 eine Schnittdarstellung einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 10 mit einem Gehäuse, dessen Lichtaustrittsöffnung von einer transparenten Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird. Im Innenraum des Gehäuses 12 ist ein Mikroprojektionslichtmodul 16 angeordnet, das eine Lichtquelle 18, eine Vorsatzoptik 20 und ein Mikroprojektionsoptikelement 22 aufweist. Die Lichtquelle 18 ist bevorzugt eine Halbleiterlichtquelle, mit der Licht 19 in Richtung zur Vorsatzoptik 10 abstrahlbar ist.In detail, the 1 a sectional view of a motor vehicle lighting device 10 with a housing whose light exit opening is covered by a transparent cover plate 14. A micro-projection light module 16 is arranged in the interior of the housing 12 and has a light source 18 , an optical attachment 20 and a micro-projection optics element 22 . The light source 18 is preferably a semiconductor light source with which the light 19 can be emitted in the direction of the optical attachment 10 .

2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Mikroprojektionslichtmoduls 16 aus der 1. Das Mikroprojektionslichtmodul 16 weist eine Vielzahl von in Zeilen 24 und Spalten 26 angeordneten Mikroprojektoren 28 auf. 2 shows a perspective view of the micro-projection light module 16 from FIG 1 . The micro-projection light module 16 has a multiplicity of micro-projectors 28 arranged in rows 24 and columns 26 .

3 zeigt einen Längsschnitt durch einen einzelnen Mikroprojektor 28 des Mikroprojektionslichtmoduls. Jeder einzelne Mikroprojektor 28 weist eine Lichteintrittsfläche 30, eine Blendenschicht 32 und eine Austrittslinsenfläche 34 auf. 3 shows a longitudinal section through a single micro-projector 28 of the micro-projection light module. Each individual micro-projector 28 has a light entry surface 30 , an aperture layer 32 and an exit lens surface 34 .

Erfindungsgemäß ist die Blendenschicht 32 direkt auf der Lichteintrittsfläche 30 und an der Lichteintrittsfläche 30 anhaftend angeordnet.According to the invention, the diaphragm layer 32 is arranged directly on the light entry surface 30 and adheres to the light entry surface 30 .

Die Blendenschicht 32 weist einen lichtdurchlässigen Teilbereich 36 und einen nahezu lichtundurchlässigen Teilbereich 38 auf.The screen layer 32 has a light-transmitting portion 36 and an almost opaque portion 38 .

Die Lichteintrittsfläche 30 ist bei dem in der 3 dargestellten Mikroprojektor 28 eine Eintrittslinsenfläche, die konvex gekrümmt ist. Analog ist die Austrittslinsenfläche 34 ebenfalls eine konvex gekrümmte Linsenfläche. Die mikroprojektorseitigen Brennweiten der Eintrittslinsenfläche und der Austrittslinsenfläche 34 sind nahezu identisch, was hier bedeuten soll, dass die kleinere von beiden Brennweiten größer als 90 % der größeren von beiden Brennweiten, insbesondere größer als 95 % der größeren von beiden Brennweiten ist.The light entry surface 30 is at the in the 3 microprojector 28 shown has an entrance lens surface which is convexly curved. Similarly, the exit lens surface 34 is also a convexly curved lens surface. The focal lengths of the entry lens surface and the exit lens surface 34 on the microprojector side are almost identical, which means here that the smaller of the two focal lengths is greater than 90% of the larger of the two focal lengths, in particular greater than 95% of the larger of the two focal lengths.

Alternativ zur Darstellung der 3 können die Lichteintrittsflächen 30 der Mikroprojektoren 28 in einer vereinfachten Ausgestaltung auch als ebene Flächen verwirklicht sein.As an alternative to displaying the 3 In a simplified configuration, the light entry surfaces 30 of the microprojectors 28 can also be implemented as flat surfaces.

Der Abstand der Austrittslinsenfläche 34 von der Lichteintrittsfläche 30 des Mikroprojektors 28 entspricht nahezu der Brennweite der Austrittslinsenfläche 34, was auch hier bedeuten soll, dass die kleinere von beiden Längen (Abstand, Brennweite) größer als 90 % der größeren von beiden Längen, insbesondere größer als 95 % der größeren von beiden Längen ist. Durch diese Konstellation bildet die Ausgangslinsenfläche das Muster aus lichtundurchlässigem Teilbereich 38 und lichtdurchlässigem Teilbereich 36 scharf ab.The distance between the exit lens surface 34 and the light entry surface 30 of the microprojector 28 corresponds almost to the focal length of the exit lens surface 34, which should also mean here that the smaller of the two lengths (distance, focal length) is greater than 90% of the greater of the two lengths, in particular greater than 95% is the greater of the two lengths. As a result of this constellation, the exit lens surface forms the pattern of opaque partial area 38 and transparent partial area 36 sharply.

Das Licht der Lichtquelle wird durch die Vorsatzoptik (z.B. TIR-Optik oder Sammellinsen) nahezu kollimiert und beleuchtet die eine Mikroprojektionsoptik, welche das Licht auf die Straße projiziert.The light from the light source is almost collimated by the attachment optics (e.g. TIR optics or converging lenses) and illuminates the micro-projection optics, which projects the light onto the road.

Das nahezu kollimierte Licht, welches auf die Mikroprojektionsoptik trifft, werden von den lichtundurchlässigen Teilbereichen Blende reflektiert, gestreut und oder vollständig bzw. teilweise absorbiert. Durch die lichtdurchlässigen Teilbereiche der Blende hindurchtretendes Licht wird durch die Eintrittslinsenfläche auf die Austrittslinsenfläche fokussiert und auf die Straße projiziert.The almost collimated light that hits the micro-projection optics is reflected, scattered and/or completely or partially absorbed by the opaque partial areas of the diaphragm. Light passing through the transparent portions of the screen is focused by the entrance lens surface onto the exit lens surface and projected onto the road.

Dabei werden die Muster aller Mikroprojektoren in denselben Raumwinkel, bzw. in denselben Raumbereich projiziert und überlagern sich dort zu der erwünschten Lichtverteilung. Die Intensität an einem Punkt der Lichtverteilung ergibt sich als Summe der Intensitäten, die jeder Mikroprojektor an diesem Punkt erzeugt.The patterns of all micro-projectors are projected into the same solid angle or into the same spatial area and are superimposed there to form the desired light distribution. The intensity at a point of the light distribution results from the sum of the intensities that each micro-projector generates at this point.

4 zeigt eine Draufsicht auf die gesamte Lichteintrittsfläche 40 eines Mikroprojektionsoptikelements 22, wobei die Lichteintrittsfläche 40 noch nicht mit der Blendenschicht belegt ist. 4 zeigt insbesondere, dass das Mikroprojektionsoptikelement 22 ein einstückig-stoffschlüssig zusammenhängendes Element ist, das Lichteintrittslinsen aufweist, die sich gewissermaßen berührend unmittelbar und damit abstandslos aneinander angrenzen. Dies gilt für sämtliche Ausführungsbeispiele. 4 shows a plan view of the entire light entry surface 40 of a micro-projection optical element 22, the light entry surface 40 not yet being covered with the diaphragm layer. 4 shows in particular that the micro-projection optics element 22 is a one-piece cohesive element which has light entry lenses which, to a certain extent, touch each other directly and are therefore adjacent to one another without a gap. This applies to all exemplary embodiments.

Die Summe der Lichteintrittsflächen der Mikroprojektoren bildet eine Gesamtlichteintrittsfläche des Mikroprojektionsoptikelementes 22. Analog dazu grenzen auch die in der 4 von dem Mikroprojektionsoptikelement 22 verdeckten Lichtaustrittslinsen gewissermaßen berührend unmittelbar und damit abstandslos aneinander an. Auch dies gilt für sämtliche Ausführungsbeispiele. Die Summe der Austrittslinsenflächen der Mikroprojektoren 22 bildet eine zusammenhängende Gesamtlichtaustrittslinsenfläche des Mikroprojektionsoptikelementes 22.The sum of the light entry areas of the micro-projectors forms a total light entry area of the micro-projection optical element 22. Analogously, those in FIG 4 light exit lenses concealed by the micro-projection optical element 22 touch one another directly and thus without a gap. This also applies to all exemplary embodiments. The sum of the exit lens surfaces of the microprojectors 22 forms a coherent total light exit lens surface of the micro-projection optical element 22.

5 zeigt eine Draufsicht auf ein Mikroprojektionsoptikelement, bei dem die von der Summe der Lichteintrittsflächen der Mikroprojektoren 28 gebildete Gesamtlichteintrittsfläche des Mikroprojektionsoptikelementes 22 einen zentralen Bereich des Mikroprojektionsoptikelementes 22 bildet, der von einem äußeren Randbereich 42 umgeben ist, der lichtundurchlässig ist. Die Lichtundurchlässigkeit kann sich zum Beispiel als Resultat einer Belegung des Randbereiches 42 mit einer lichtundurchlässigen Schicht ergeben. 5 shows a plan view of a micro-projection optics element, in which the total light-entry surface of micro-projection optics element 22 formed by the sum of the light-entry surfaces of micro-projectors 28 forms a central area of micro-projection optics element 22, which is surrounded by an outer edge area 42, which is opaque. The opacity can result, for example, as a result of covering the edge area 42 with an opaque layer.

6 zeigt eine Anordnung von mehreren Mikroprojektionslichtmodulen 16, die jeweils eine optische Achse 44 aufweisen und die abstandslos nebeneinander angeordnet sind. Die optische Achse 44 eines Mikroprojektionslichtmoduls 16 ist jeweils parallel zu den optischen Achsen seiner Mikroprojektoren 28. Wenigstens die meisten der Mikroprojektoren 28 der gesamten Anordnung sind so angeordnet, dass ihre optischen Achsen parallel zueinander verlaufen und dass wenigstens zwei der meisten Mikroprojektoren 28 längs ihrer optischen Achsen versetzt zueinander angeordnete Eintrittslinsenflächen und/oder Austrittslinsenflächen aufweisen. 6 shows an arrangement of a plurality of micro-projection light modules 16, each having an optical axis 44 and which are arranged side by side without a gap. The optical axis 44 of a micro-projection light module 16 is parallel to the optical axes of its micro-projectors 28. At least most of the micro-projectors 28 of the entire arrangement are arranged such that their optical axes are parallel to one another and that at least two of most of the micro-projectors 28 are along their optical axes have entry lens surfaces and/or exit lens surfaces arranged offset to one another.

Die nebeneinander angeordneten Mikroprojektionslichtmodule 16 können sich in der Zahl ihrer Mikroprojektoren, deren Brennweite, und deren Blendenform und/oder Blendengröße ihrer Mikroprojektionsoptikelemente voneinander unterscheiden.The micro-projection light modules 16 arranged next to one another can differ from one another in the number of their micro-projectors, their focal length and their aperture shape and/or aperture size of their micro-projection optical elements.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die nebeneinander angeordneten Mikroprojektionsoptikelemente 22 Teile einer einstückig-stoffschlüssig zusammenhängenden Anordnung 46 von Mikroprojektionsoptikelementen 22. Analog dazu sind die zu den Mikroprojektionsoptiken 22 jeweils zugehörig nebeneinander angeordneten Vorsatzoptiken 20 Teile einer einstückig-stoffschlüssig zusammenhängenden Anordnung 48 von Vorsatzoptiken 20.In a preferred embodiment, the micro-projection optics elements 22 arranged next to one another are parts of a one-piece, cohesively coherent arrangement 46 of micro-projection optics elements 22. Analogously, the attachment optics 20 arranged next to one another, each associated with the micro-projection optics 22, are parts of a one-piece, cohesively cohesive arrangement 48 of attachment optics 20.

Die Anordnung der Mikroprojektoren muss nicht zwangsläufig in Quaderform erfolgen. Es kann von Vorteil sein die Mikroprojektoren auf einer gekrümmten Fläche anzuordnen. Dabei kann es von Vorteil sein, mehrere Vorsatzoptiken und Lichtquellen zu verwenden. Auch die Zahl der Mikroprojektoren pro Zeile, die Höhe oder die Brennweite der Linse kann bei diesem Design räumlich variieren.The arrangement of the micro-projectors does not necessarily have to be cuboid. It can be advantageous to arrange the microprojectors on a curved surface. It can be advantageous to use several attachment optics and light sources. The number of micro-projectors per line, the height or the focal length of the lens can also vary spatially with this design.

7 zeigt die Anordnung aus der 6 von vorn. 8 zeigt eine Seitenansicht einer der Anordnung aus den 6 und 7 vergleichbaren Anordnung. Ein Unterschied zwischen den Gegenständen der 6 und 7 auf der einen Seite und der 8 auf der anderen Seite besteht darin, dass die Höhe und Breite der Lichteintrittsflächen und der Austrittslinsenflächen der Mikroprojektoren beim Gegenstand der 8 nicht alle gleich sind, während sie beim Gegenstand der 6 und 7 alle gleich sind. 7 shows the arrangement from the 6 from the beginning. 8th shows a side view of one of the arrangement from the 6 and 7 comparable arrangement. A difference between the objects of 6 and 7 on the one hand and the 8th on the other hand is that the height and width of the light entrance surfaces and the exit lens surfaces of the microprojectors in the subject of 8th not all are equal while they are the subject of 6 and 7 are all the same.

9 veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Blendenschicht 32 als direkt auf der Lichteintrittsfläche 30 und an der Eintrittslinsenfläche anhaftende Blendenschicht 32 erzeugt wird. Dazu wird in einem ersten Schritt 50 das Mikroprojektionsoptikelement 22 mit seiner Lichteintrittsfläche 40 und seiner Lichtaustrittsfläche hergestellt. Die Herstellung erfolgt zum Beispiel durch Spritzgießen. Danach erfolgt in einem zweiten Schritt 52 ein Überziehen der gesamten Lichteintrittsfläche 40 der Mikroprojektoren, also des Mikroprojektionsoptikelementes 22 mit einer Blendenschicht 32. Die Blendenschicht 32 ist daher zunächst eine zusammenhängende und die ganze Lichteintrittsfläche 40 bedeckende Schicht. Dabei ist die Materialstärke der Blendenschicht so groß, dass die Blendenschicht nahezu lichtundurchlässig ist (Transmission kleiner 1 %). Die Blendenschicht ist bevorzugt eine Metallschicht oder eine Lackschicht. Wenn das Mikroprojektionsoptikelement 22 neben dem zentralen Bereich noch einen den zentralen Bereich umgebenden Randbereich 42 aufweist, wird dieser bevorzugt ebenfalls mit der lichtundurchlässigen Schicht belegt und wird dadurch lichtundurchlässig. Danach erfolgt in einem dritten Schritt 54 ein Freilegen der lichtdurchlässigen Teilbereiche 36 durch mit einem Laser erfolgende Ablation. Alternativ dazu können auch lithografische Verfahren und Ätztechniken verwendet werden, um das zur Erzeugung einer erwünschten Lichtverteilung erforderliche Muster lichtdurchlässiger Teilbereiche der Blendenschicht zu erzeugen. Die Ablation durch Laserstrahlen ist jedoch präziser und in Bezug auf eine Änderung des Musters wesentlich flexibler als Ätztechniken, da eine solche Änderung lediglich eine Umprogrammierung der Laserstrahlsteuerung erfordert. 9 illustrates a method for producing a motor vehicle lighting device according to the invention. The method is characterized in particular by the fact that the diaphragm layer 32 is produced as a diaphragm layer 32 adhering directly to the light entry surface 30 and to the entry lens surface. For this purpose, in a first step 50, the micro-projection optical element 22 is produced with its light entry surface 40 and its light exit surface. The production takes place, for example, by injection molding. Then, in a second step 52, the entire light entry surface 40 of the microprojectors, ie the microprojection optics element 22, is covered with a diaphragm layer 32. The diaphragm layer 32 is therefore initially a continuous layer covering the entire light entry surface 40. The material thickness of the screen layer is so great that the screen layer is almost opaque (transmission less than 1%). The screen layer is preferably a metal layer or a lacquer layer. If the micro-projection optics element 22 also has an edge region 42 surrounding the central region in addition to the central region, this is preferably also covered with the opaque layer and thereby becomes opaque. Thereafter, in a third step 54, the light-transmitting partial regions 36 are uncovered by ablation using a laser. Alternatively, lithographic processes and etching techniques can also be used to create the pattern of light-transmitting portions of the screen layer required to create a desired light distribution. However, ablation by laser beams is more precise and much more flexible than etching techniques in terms of changing the pattern, since such a change only requires reprogramming of the laser beam control.

10 zeigt ein Mikroprojektionsoptikelement nach dem Spritzgussschritt mit noch nicht beschichteter Lichteintrittsfläche. 11 zeigt das Mikroprojektionsoptikelement nach der im zweiten Schritt erfolgenden Beschichtung und dem im dritten Schritt erfolgenden Freilegen der erwünschtermaßen lichtdurchlässigen Teilbereiche 36. 10 shows a micro-projection optical element after the injection molding step with a light entry surface that has not yet been coated. 11 shows the micro-projection optical element after the coating that takes place in the second step and the exposure of the desired light-transmitting partial regions 36 that takes place in the third step.

Das Erzeugen der lichtdurchlässigen Teilbereiche kann alternativ auch durch selektives Auftragen der lichtundurchlässigen Teilbereiche (zB. mit Maske, Tampondruck) erfolgen.Alternatively, the transparent sub-areas can also be produced by selectively applying the opaque sub-areas (e.g. with a mask, pad printing).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102017112971 A1 [0002]
WO 2019/120900 A1 [0002]
DE 102017217345 B4 [0003]
DE 102006047941 A1 [0003]
EP 3282181 A1 [0004]
DE 102016112617 B3 [0009]
WO 2015/058227 [0009]

Claims

Motor vehicle lighting device (10) with at least one micro-projection light module (16), which has a light source (18), an optical attachment (20) and a micro-projection optics element (22), which has a large number of micro-projectors (28 ), each of which has a light entry surface (30), an aperture layer (32) and an exit lens surface (34), characterized in that the aperture layer (32) is arranged directly on the light entry surface (30) and adheres to the light entry surface (30). is.

Motor vehicle lighting device (10) after claim 1 , characterized in that the screen layer (32) has a light-transmitting portion (36) and a nearly opaque portion (38).

Motor vehicle lighting device (10) after claim 2 , characterized in that the distance between the exit lens surface (34) of a microprojector (28) and the light entry surface (30) of the microprojector (28) corresponds almost to the focal length of the exit lens surface (34).

Motor vehicle lighting device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the light entry surface (30) is an entry lens surface and in that the focal lengths of the entry lens surface and the exit lens surface (34) are almost identical.

Motor vehicle lighting device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the micro-projection optical element (22) is a one-piece cohesive element.

Motor vehicle lighting device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a total light entry surface (40) of the micro-projection optics element (22) formed by the sum of the light entry surfaces (30) of the microprojectors (28) forms a central area of the micro-projection optics element (22) which is surrounded by an outer edge region (42) which is opaque.

Motor vehicle lighting device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of micro-projection light modules (16) are arranged next to one another transversely to their optical axes (44).

Motor vehicle lighting device (10) after claim 7 , characterized in that the micro-projection light modules (16) arranged next to one another differ in their focal length, number of their micro-projectors (28) and their aperture shape and/or their aperture size of their micro-projection optical elements (22).

Motor vehicle lighting device (10) after claim 8 , characterized in that micro-projection optics elements (22) arranged next to one another are parts of a one-piece cohesively cohesive arrangement (46) of micro-projection optics elements (22).

Motor vehicle lighting device (10) after claim 8 or 9 , characterized in that optical attachments (20) arranged next to one another are parts of an arrangement (48) of optical attachments (20) which is cohesively coherent in one piece.

Motor vehicle lighting device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that each of the micro-projectors (28) has an optical axis, at least most of the micro-projectors (28) being arranged in such a way that their optical axes run parallel to one another and that at least two of most of the micro-projectors (28) have entrance lens surfaces and/or exit lens surfaces (34) offset from one another along their optical axes.

Motor vehicle lighting device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the height and width of the light entry surfaces (30) and the exit lens surfaces (34) of the microprojectors (28) are not all the same.

Motor vehicle lighting device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the light entry surfaces (30) are flat surfaces.

Method for producing a motor vehicle lighting device (10), which has at least one micro-projection light module (16), which has a light source (18), an attachment optic (20) and a micro-projection optics element (22), which has a large number of rows (24) and columns ( 26) arranged microprojectors (22), each of which has a light entry surface (30), a diaphragm layer (32) and an exit lens surface (34), characterized in that the diaphragm layer (32) is a diaphragm layer adhering directly to the light entry surface (30). (32) is generated.

procedure after Claim 14 , characterized in that initially in a first step (50) the micro-projection optical element (22) with its light entry surfaces (30) and its off exit lens surfaces (34) is produced, that in a second step (52) the light entry surfaces (30) of the microprojectors (28) are coated with a metal layer or lacquer layer and that in a third step (54) the light-transmissive areas (36) are replaced with a Laser ablation taking place are exposed.