EP3788297A1

EP3788297A1 - Dmd-lichtmodul mit einem klemmend gehaltenen dmd-chip

Info

Publication number: EP3788297A1
Application number: EP19723707.6A
Authority: EP
Inventors: Anton Jost; Ralf Chor
Original assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2039-05-02
Also published as: WO2019211356A1; DE102018110587A1; CN112752923B; EP3788297B1; CN112752923A

Abstract

Vorgestellt wird ein Lichtmodul (16; 160) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (10), mit einer Leiterplatte (26), die einen DMD-Chip (22) trägt, der eine Mikrospiegel (222) tragende Vorderseite (224) und eine Rückseite (226) aufweist, sowie mit einem zentralen Trägerelement (28) und mit einer Kühlelementbaugruppe 30. Das Lichtmodul (16; 160) zeichnet sich dadurch aus, dass das zentrale Trägerelement (28) ein Trägerelementfenster (286) aufweist, dass die Leiterplatte (26) so angeordnet ist, dass die Vorderseite (224) des DMD-Chips (22) das Trägerelementfenster (286) abdeckt, wobei die Mikrospiegel (222) durch eine Öffnung des Trägerelementfensters (286) hindurch sichtbar angeordnet sind, dass die Leiterplatte (26) ein Leiterplattenfenster (264) aufweist, und dass die Kühlelementbaugruppe (30) einen Kühlstempel (302) aufweist, der sich durch das Leiterplattenfenster 264 hindurch an der Rückseite (226) des DMD-Chips (22) federbelastet abstützt.

Description

DMD-Lichtmodul mit einem klemmend gehaltenen DMD-Chip

Beschreibung

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des

Anspruchs 1. Ein solches Lichtmodul ist aus der

DE 198 22 142 C2 bekannt.

Das Lichtmodul strahlt ein eine Hauptabstrahlrichtung aufweisendes Lichtbündel ab. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung erfolgt die Abstrahlung in einen in

Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeugscheinwerfer liegenden Raumbereich, so dass dieser beleuchtet wird. Wenn in der vorliegenden Anmeldung eine Vorderseite erwähnt wird, ist damit jeweils eine Seite gemeint, die diesem Raumbereich zugewandt ist. Eine Rückseite ist jeweils eine diesem

Raumbereich abgewandte Seite.

Das bekannte Lichtmodul weist eine Leiterplatte auf, die eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist und die auf ihrer Vorderseite einen DMD-Chip trägt (DMD: Digital Mirror Device) . Der DMD-Chip weist eine Mikrospiegel tragende Vorderseite und eine seiner Vorderseite gegenüberliegende Rückseite auf. Das bekannte Lichtmodul weist darüber hinaus ein zentrales Trägerelement auf, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist.

Zur Verfügung stehende DMD-Chips können eine große Zahl (größer als eine Million) von Mikrospiegeln aufweisen.

Jeder einzelne Mikrospiegel ist dabei zum Beispiel nur 8 mal 8 Mikrometer groß. Eine Stellung jedes einzelnen

Mikrospiegels ist zwischen zwei Stellungen umschaltbar. In einer Stellung reflektiert er von einer Lichtquelle über eine Primäroptik einfallendes Licht auf eine Sekundäroptik des Lichtmoduls, 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 Kamera gesteuerte 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.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der

Angabe eines verbesserten DMD-Lichtmoduls der eingangs genannten Art .

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dessen kennzeichnende Merkmale sehen vor, dass das Lichtmodul eine Kühlelementbaugruppe aufweist, dass das zentrale Trägerelement ein Trägerelementfenster aufweist, dass die Leiterplatte mit ihrer Vorderseite der Rückseite des zentralen Trägerelements zugewandt so angeordnet ist, dass die Vorderseite des DMD-Chips das Trägerelementfenster abdeckt, wobei die Mikrospiegel in der Öffnung des

Trägerelementfensters angeordnet sind, dass die

Leiterplatte ein Leiterplattenfenster aufweist, dessen Öffnung von einer Rückseite des DMD-Chips ganz oder zum Teil abgedeckt wird, dass die Kühlelementbaugruppe einen Kühlstempel aufweist, der sich durch das

Leiterplattenfenster hindurch an der Rückseite des DMD- Chips abstützt, dass die Kühlelementbaugruppe im Übrigen auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnet ist, und dass das Lichtmodul ein elastisch verformtes elastisches

Verbindungselement aufweist, das wenigstens ein

Kühlelementbaugruppen-seitiges Ende und wenigstens ein Trägerelement-seitiges Ende aufweist und mit seinem

Kühlelementbaugruppen-seitigen Ende starr mit einem der Rückseite der Leiterplatte zugewandten Ende der

Kühlelementbaugruppe verbunden ist und mit seinem

Trägerelement-seitigen Ende starr mit dem Trägerelement verbunden ist.

Durch diese Merkmale wird der DMD-Chip klemmend zwischen dem zentralen Trägerelement und der Kühlelementbaugruppe gehalten. Die klemmend wirkende Anpresskraft liegt dabei in einem durch die Verformung des elastischen Elements

definierten Anpresskraftbereich. Dadurch können

Auswirkungen von Lagetoleranzen des DMD-Chips auf die auf ihn einwirkende Anpresskraft kompensiert werden. Im Bereich üblicher Toleranzen verändert sich die Verformung des elastischen Elements und damit die von ihm erzeugte

Anpresskraft nur wenig. Die Anpresskraft wirkt quer zur Leiterplattenebene. Die Anpresskraft wird durch das

elastische Element auf dessen Rückstellkräfte beschränkt, was Beschädigungen durch zu hohe Anpresskräfte, wie sie bei anderen Befestigungen, zum Beispiel bei weniger elastischen Verschraubungen, auftreten können, sicher verhindert. Die Anpresskraft liegt im fertig montierten Zustand bevorzugt zwischen 40 N und 110 N. Die Leiterplatte wird von in der Wirkungsrichtung der Anpresskraft auftretenden Haltekräften befreit. Dadurch wird ein Aufschwingen der Leiterplatte im Vibrationen ausgesetzten Betrieb des Lichtmoduls in einem Kraftfahrzeug wirksam unterdrückt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der DMD-Chip in einem Sockel der Leiterplatte

angeordnet ist und gehalten wird. Die Leiterplatte hält den DMD-Chip dabei nur in Richtungen der Leiterplattenebene. In diesen Richtungen weist die Leiterplatte, anders als in einer quer dazu liegenden Richtung, eine große Steifigkeit auf. Dadurch wird der DMD-Chip in der Leiterplattenebene sicher und fest gehalten.

Bevorzugt ist auch, dass eine mechanische Halterung des DMD-Chips in dem Sockel über seitliche Schmalseiten des DMD-Chips erfolgt. Dadurch stehen die Vorderseite und die Rückseite des DMD-Chips für andere Aufgaben zu Verfügung, nämlich zur Aufnahme von quer zu diesen Seiten wirkenden Kräften, als Anlagefläche einer Dichtung und als

Schnittstelle zur Abfuhr von Wärme aus dem DMD-Chip.

Weiter ist bevorzugt, dass die Leiterplatte durch

Klebeverbindungen mit Aufnahmen des zentralen

Trägerelements verbunden ist. Klebeverbindungen haben den Vorteil, dass sie kleinere Abstände zwischen den

miteinander zu verklebenden Objekten ausfüllen und dadurch eine Ausrichtung der Relativlage der zu verklebenden Objekte zueinander erlauben, wobei die Verklebung dann im ausgerichteten Zustand spannungsfrei, d.h. ohne mechanische Verspannung der Leiterplatte, erfolgt. Dadurch können

Bauteiltoleranzen wirksam minimiert werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das elastische Verbindungselement eine Blattfeder ist. Eine Blattfeder ist einfach zu handhaben und hat gegenüber Spiralfedern den Vorteil, auch senkrecht zu ihrer Federkraftrichtung noch eine Seitenführung zu

gewährleisten. Dadurch kann auf eine formschlüssige und zum Beispiel Gleitlagerflächen aufweisende weitere Halterung der Kühlelementbaugruppe im Lichtmodul verzichtet werden.

Bevorzugt ist auch, dass die Blattfeder ein Trägerelement seitiges Ende aufweist, das starr mit dem zentralen

Trägerelement verbunden ist.

Weiter ist bevorzugt, dass das zentrale Trägerelement

Schraubdome aufweist, die aus der Rückseite des zentralen Trägerelements herausragen und die auf ihren von der

Rückseite abgewandten Enden Aufnahmen für die

Trägerelement-seitigen Enden der Blattfeder aufweisen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Blattfeder mit ihrem Kühlelementbaugruppen seitigen Ende kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit einem der Rückseite der Leiterplatte liegenden Teil der Kühlelementbaugruppe verbunden ist.

Bevorzugt ist auch, dass die Verbindung durch

Formschlusselemente des übrigen Teils der

Kühlelementbaugruppe erfolgt, die das

Kühlelementbaugruppen-seitige Ende der Blattfeder daran hindern, sich zur Leiterplatte zu bewegen. Weiter ist bevorzugt, dass ein Weg des von einer Lichtquelle des Lichtmoduls ausgehenden Lichtes von der Lichtquelle bis zu seinem durch die Sekundäroptik hindurch erfolgenden Austritt aus der Sekundäroptik vollständig in einem staubdicht abgedichteten Innenraum des Lichtmoduls liegt .

Durch diese Merkmale kann eine Beeinträchtigung der

Lichtverteilung durch Staub vermieden werden. Die Größe der Mikrospiegel (z.B. 8 mal 8 Mikrometer) liegt in einem

Größenbereich, in dem auch Größen von Staubteilchen liegen. Die Staubteilchen können daher Mikrospiegel ganz oder teilweise verdecken, was die vom Lichtmodul erzeugte

Lichtverteilung nachteilig beeinflussen könnte.

Weiter ist bevorzugt, dass der Innenraum durch ein

Gehäusevorderteil, das zentrale Trägerelement, den DMD- Chip, eine Platine, die Sekundäroptik und eine staubdichte Druckausgleichsmembrane staubdicht abgedichtet und begrenzt wird .

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.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls in einer Schnittansicht;

Figur 2 einen DMD-Chip;

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Lichtmodul;

Figur 4 eine Schrägansicht der Rückseite eines zentralen

Trägerelements vor der Montage des DMD-Chips;

Figur 5 eine Draufsicht auf die Vorderseite eines

zentralen Trägerelements mit einer Platine, Trägerelementfenster und einem innenraumseitigen Flanschbereich des zentralen Trägerelements;

Figur 6 ein zu dem zentralen Trägerelement aus Figur 5 komplementäres Gehäusevorderteil; und

Figur 7 eine Draufsicht auf eine Rückseite eines

zentralen Trägerelements eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls .

Figur 1 zeigt im Einzelnen eine Schnittdarstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 10 mit einem Gehäuse 12, dessen Lichtaustrittsöffnung von einer transparenten Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird.

Die Schnittebene liegt bei einer bestimmungsgemäßen

Verwendung des Kraftfahrzeugscheinwerfers 10 in einem

Kraftfahrzeug parallel zu einer Ebene, die von einer

Längsachse und einer Hochachse des Kraftfahrzeuges

aufgespannt wird. Im Innenraum des Gehäuses 12 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 16 angeordnet. Das Lichtmodul 16 weist unter anderem eine Lichtquelle 18, eine Primäroptik 20, einen DMD-Chip 22, eine Sekundäroptik 24 und einen Absorber 25 auf. Das Lichtmodul 16 weist darüber hinaus eine Leiterplatte 26, ein zentrales Trägerelement 28, eine Kühlelementbaugruppe 30 und ein elastisches

Verbindungselement 32 auf.

Die Leiterplatte 26 weist eine Vorderseite 260, eine

Rückseite 262 und ein Leiterplattenfenster 264 auf und trägt auf ihrer Vorderseite 260 den DMD-Chip 22. Der DMD- Chip 22 weist eine Mikrospiegel 222 tragende Vorderseite 224 und eine seiner Vorderseite 224 gegenüberliegende

Rückseite 226 auf, die der Leiterplatte 26 zugewandt ist. Das zentrale Trägerelement 28 weist eine Vorderseite 282, eine Rückseite 284 und ein Trägerelementfenster 286 auf.

Die Leiterplatte 26 ist mit ihrer Vorderseite 260 der

Rückseite 284 des zentralen Trägerelements 28 zugewandt so angeordnet, dass die Vorderseite 224 des DMD-Chips 22 das Trägerelementfenster 286 abdeckt, wobei die Mikrospiegel 222 durch eine Öffnung des Trägerelementfensters 286 hindurch sichtbar angeordnet sind. Eine Öffnung des

Leiterplattenfensters 264 wird von der Rückseite 226 des DMD-Chips 22 ganz oder zum Teil abgedeckt.

Die Kühlelementbaugruppe 30 weist einen Kühlstempel 302 auf, der sich durch das Leiterplattenfenster 264 hindurch an der Rückseite 226 des DMD-Chips 22 abstützt. Im Übrigen, d.h., mit dem Teil 304 der Kühlelementbaugruppe 30, welcher nicht durch das Leiterplattenfenster 264 hindurch ragend zwischen der Leiterplatte 26 und dem zentralen

Trägerelement 28 liegt, ist die Kühlelementbaugruppe 30 auf der Rückseite 262 der Leiterplatte 26 angeordnet.

Das elastische Verbindungselement 32 weist wenigstens ein Kühlelementbaugruppen-seitiges Ende 322 und wenigstens ein Trägerelement-seitiges Ende 324 auf.

Mit seinem Kühlelementbaugruppen-seitigen Ende 322 ist das elastische Verbindungselement 32 starr mit dem auf der Rückseite 262 der Leiterplatte 26 angeordneten übrigen Teil 304 der Kühlelementbaugruppe 30 verbunden.

Mit seinem Trägerelement-seitigen Ende 324 ist das

elastische Verbindungselement 32 starr mit dem zentralen Trägerelement 28 verbunden.

Die Lichtquelle 18 ist eine Halbleiterlichtquelle 182, die auf einer Platine 35 angeordnet ist und die Licht 34 in Richtung zu der Primäroptik 20 abstrahlt. Die Primäroptik 20 richtet das von der Halbleiterlichtquelle 182 her einfallende Licht 34 auf die Mikrospiegel 222, die auf der Vorderseite 224 des DMD-Chips 22 angeordnet sind. Wie und mit welchen optischen Elementen der Primäroptik 20 dies im Einzelnen geschieht, ist für die Erfindung nicht

wesentlich. Im Fall der Figur 1 weist die Primäroptik 20 einen Hohlspiegelreflektor auf. Der Reflektor wird

bevorzugt durch ein zwischen Lichtquelle und Reflektor angeordnetes optisches Element ergänzt, das Licht der

Lichtquelle bündelt und auf den Reflektor richtet. Das optische Element ist bevorzugt eine Linse oder eine

Anordnung mehrerer Linsen.

Eine Schwenkstellung der Mikrospiegel 222 ist individuell für jeden Mikrospiegel oder zumindest für verschiedene Gruppen (Teilmengen) der Mikrospiegel 222 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 20 her einfallende Licht 34 auf die

Sekundäroptik 24 um. Jeder Mikrospiegel, der sich in der zweiten Schwenkstellung befindet, lenkt das auf ihn von der Primäroptik 20 her einfallende Licht 34 so ab, dass dieses Licht 342 nicht auf die Sekundäroptik 24 fällt. Dieses Licht 342 wird zum Beispiel auf den Absorber 25 gelenkt und dort absorbiert, so dass es keine störenden Lichteffekte erzeugen kann.

Die Sekundäroptik 24 richtet das auf sie von dem DMD-Chip 22 her einfallende Licht 34 in das Vorfeld des Lichtmoduls 16. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls 16 wird mit diesem Licht 34 die vor dem Kraftfahrzeug liegende Fahrbahn ausgeleuchtet. Die Sekundäroptik 24 weist eine Sekundäroptiklinse 242 aus transparentem Kunststoff oder Glas auf. Die Sekundäroptik 24 kann auch mehrere

Linsen aufweisen, zum Beispiel eine Anordnung aus einem Achromaten und einer abbildenden Linse.

Wie Figur 2 zeigt, weist der DMD-Chip 22 zwei Breitseiten in Form der Vorderseite 224 und der Rückseite 226 auf, wobei die Vorderseite 224 und die Rückseite 226 durch zwischen ihnen liegende seitliche Schmalseiten 228

voneinander getrennt sind. Die Vorderseite 224 des DMD- Chips 22 weist einen zentralen Chip-Bereich auf, in dem die Mikrospiegel 222 angeordnet sind, und er weist einen den zentralen Chip-Bereich in einer geschlossenen Kurve

umlaufenden Flanschbereich 229 auf, in dem keine

Mikrospiegel 222 angeordnet sind. Die Zahl der Mikrospiegel beträgt zum Beispiel ca. 1,3 Millionen, die in einer Matrix mit 1152 Spalten und 1152 Reihen angeordnet sind.

Figur 2 zeigt auch, dass der DMD-Chip 22 in einem Sockel 266 der Leiterplatte 26 angeordnet ist und gehalten wird. Dabei erfolgt die mechanische Halterung des DMD-Chips 22 in dem Sockel 266 über die seitlichen Schmalseiten 228 und ggf. zusätzlich über Teile der Rückseite 226 des DMD-Chips 22, und die elektrische Kontaktierung erfolgt ebenfalls über die seitlichen Schmalseiten 228 und/oder über die Rückseite 226 des DMD-Chips 22 von der Leiterplatte 26 aus.

Die Leiterplatte 26 ist fest mit dem zentralen

Trägerelement 28 verbunden. Die Verbindung erfolgt

bevorzugt durch in der Figur 1 dargestellte

Klebeverbindungen 36. In der Figur 1 liegen die

Klebeverbindungen 36 zwischen der Leiterplatte 26 und

Aufnahmen 288 des zentralen Trägerelements 28.

Dabei übt die Leiterplatte 26 keine senkrecht zur Fläche der Leiterplatte 26 und der Vorderseite 224 des DMD-Chips 22 wirkende Anpresskraft aus. Die Leiterplatte 26 hält den DMD-Chip 22 mit ihrem Sockel 266 jedoch in tangential zur Vorderseite 224 des DMD-Chips 22 und der Leiterplatte 26 liegenden Richtungen fest.

Die genannte Anpresskraft drückt den Flanschbereich 229 des DMD-Chips 22 gegen die Rückseite des zentralen

Trägerelements 28. Die Anpresskraft wird von dem

elastischen Verbindungselement 32 als Rückstellkraft einer elastischen Verformung erzeugt, die das elastische

Verbindungselement 32 beim Zusammenbau des Lichtmoduls 16 erfährt .

Im zusammengebauten Zustand ist eine als elastisches

Verbindungselement 32 dienende Blattfeder 326 mit ihrem Trägerelement-seitigen Ende 324 starr mit dem zentralen Trägerelement 28 verbunden. Das zentrale Trägerelement 28 weist Schraubdome 289 auf, die aus der Rückseite 284 des zentralen Trägerelements 28 herausragen. Auf ihren von der Rückseite 284 abgewandten Enden weisen die Schraubdome 289 Aufnahmen für die Trägerelement-seitigen Enden 324 der Blattfeder 326 auf.

Mit ihrem Kühlelementbaugruppen-seitigen Ende 322 ist die Blattfeder 326 kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem auf der Rückseite 262 der Leiterplatte 26 liegenden übrigen Teil 304 der Kühlelementbaugruppe 30 verbunden. In der Figur 1 erfolgt diese Verbindung durch

Formschlusselemente 306 des übrigen Teils 304 der

Kühlelementbaugruppe 30, die das Kühlelementbaugruppen seitige Ende 322 der Blattfeder 326 daran hindern, sich zur Leiterplatte 26 zu bewegen.

Durch den Kühlstempel 302, mit dem sich die

Kühlelementbaugruppe 30 durch das Leiterplattenfenster 264 hindurch an der Rückseite 226 des DMD-Chips 22 abstützt, ergibt sich beim Zusammenbau des Lichtmoduls 16 vor einem Herstellen der Schraubverbindungen zunächst ein Abstand zwischen den Blattfeder-seitigen Enden der Schraubdome 289 und den Trägerelement-seitigen Enden 324 der Blattfeder 326 in einer zur Rückseite 262 der Leiterplatte 26 senkrechten Richtung. Beim Herstellen der Schraubverbindung

verschwindet dieser Abstand zwischen den Blattfeder

seitigen Enden der Schraubdome 289 und den Trägerelement seitigen Enden 324 der Blattfeder 326, wobei die Blattfeder 326 elastisch verformt wird. Dabei ergibt sich eine zum DMD-Chip 22 gerichtete Anpresskraft, die von dem

Kühlstempel 302 durch das Leiterplattenfenster 264 hindurch auf die Rückseite des 226 des DMD-Chips 22 übertragen wird und die diesen auf den rückseitigen Rand des

Trägerelementfensters 286 drückt.

Bei der Montage des Lichtmoduls 16 erfolgt das Herstellen der Schraubverbindung zwischen den Blattfeder-seitigen Enden der Schraubdome 289 und den Trägerelement-seitigen Enden 324 der Blattfeder 326 bevorzugt in zwei Schritten:

In einem ersten Schritt erfolgt die Schraubverbindung nur so weit, dass das elastische Verbindungselement 30 noch nicht seine volle Rückstellkraft erzeugt, wobei die

Schraubverbindung aber doch so weit hergestellt wird, dass der DMD-Chip 22 schon mit einer gewissen, wenn auch nicht mit der vollen Anpresskraft auf die Rückseite 284 des zentralen Trägerelements 28 gedrückt wird. Das elastische Verbindungselement wird dabei zunächst in einem ersten Ausmaß verformt, in dem es die gewisse Anpresskraft

erzeugt .

Die Leiterplatte 26 ist dabei zunächst in den Aufnahmen 288 des zentralen Trägerelements 28 in der Leiterplattenebene schwimmend beweglich. In diesem Zustand wird die

Leiterplatte 26 mit Hilfe eines kamera- und

Bildverarbeitungs- gestützten Ausrichtsystems zusammen mit dem im Sockel 266 der Leiterplatte 26 fest sitzenden DMD- Chip 22 so ausgerichtet, dass die Richtungen, in welche die Mikrospiegel 222 von der Primäroptik 20 her einfallendes Licht 34 reflektieren, den gewünschten Sollrichtungen entspricht. Nach erfolgter Ausrichtung wird die

Leiterplatte 26 mit den Klebeverbindungen 36 mit den

Aufnahmen 288 des zentralen Trägerelements 28 spannungsfrei verklebt. Erst danach werden die Schraubverbindungen, mit denen die Blattfeder 326 mit den Schraubdomen 289

verschraubt wird, endfest angezogen. Dabei wird das

elastische Verbindungselement insgesamt in einem zweiten Ausmaß verformt, das größer als das erste Ausmaß ist. Daher ist auch die Rückstellkraft und damit auch die Anpresskraft bei endfest angezogenen Schrauben größer als vorher.

Figur 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 160. Bei dem Lichtmodul 160 liegt der Weg des Lichtes 34 von der Lichtquelle 18 bis zu seinem durch die Sekundäroptik 24 hindurch erfolgenden Austritt aus der Sekundäroptik 24 vollständig in einem staubdicht abgedichteten Innenraum 38. Dieser Innenraum 38 wird durch ein Gehäusevorderteil 40, das zentrale

Trägerelement 28, den DMD-Chip 22, die Platine 35, die Sekundäroptik 24 und eine staubdichte

Druckausgleichsmembrane 32 begrenzt. Eine Staubdichtheit kann dabei bis zur Klasse IP6K2 erreicht werden. Unter Umständen ist dafür eine Montage unter Reinraumbedingungen erforderlich .

Die Vorderseite 282 des zentralen Trägerelements 28 ist dem Innenraum 38 zugewandt. Das zentrale Trägerelement 28 weist einen Lichtquellen- und Primäroptik-seitigen ersten

Teilbereich 281 und einen DMD-Chip-seitigen zweiten

Teilbereich 283 auf. Diese beiden Teilbereiche 281 und 283 sind räumlich voneinander getrennt, hängen aber

stoffschlüssig zusammen und bilden zusammen das einstückige zentrale Trägerelement 28. Die beiden Teilbereiche 281 und 283 schließen einen Winkel ein, der größer als 90°, aber kleiner als 180° ist. Das zentrale Trägerelement 28 besteht bevorzugt aus Metall und dient auch als Kühlkörper, der die in der Lichtquelle 18 frei werdende Wärme aufnimmt und an die Umgebung des Lichtmoduls 160 abgibt. Der letzte Satz gilt für sämtliche Ausführungsbeispiele.

Die Platine 35 ist fest mit der Vorderseite 282 des zentralen Trägerelements 28 in dessen erstem Teilbereich 281 verbunden. Die Verbindung ist zum Beispiel eine

Schraub- und/oder Klebeverbindung. Eine Vorderseite 352 der Platine 35 trägt die als Halbleiterlichtquelle 182

verwirklichte Lichtquelle 18 und die Primäroptik 20. Eine Rückseite 354 der Platine 35 ist der Vorderseite 30.1 des zentralen Trägerelements 30 zugewandt. In quer zur

Vorderseite 352 und zur Rückseite 354 der Platine 35 weisenden Richtungen ragt das zentrale Trägerelement 28 über die Platine 35 hinaus. Diese Richtungen werden im Folgenden auch als seitliche Richtungen 37 bezeichnet. Ein Beispiel einer seitlichen Richtung 37 ist in der Figur 3 angegeben. Andere seitliche Richtungen stehen senkrecht auf der Zeichnungsebene. Der seitlich über die Platine 35 überstehende Rand der Vorderseite 282 des zentralen

Trägerelements 28 bildet einen Teil eines innenraumseitigen Flanschbereiches des zentralen Trägerelements 28.

Das Trägerelementfenster 286 ist im zweiten Teilbereich 283 des zentralen Trägerelements 28 angeordnet. Ein das

Trägerelementfenster 286 umlaufender Fenster-Randbereich bildet auf der Rückseite 284 des zentralen Trägerelements 28 einen Fenster-Flanschbereich.

Der innenraumseitige Flanschbereich des zentralen

Trägerelements 28 liegt dem Fenster-Flanschbereich

gegenüber. Zwischen den beiden Flanschbereichen liegt eine DMD-Chip-Dichtung 44 in Form einer Flachdichtung, die von den Flanschbereichen mit einer diese Flanschbereiche aufeinander pressenden Anpresskraft gehalten wird und die das Trägerelementfenster 286 in einer geschlossenen Kurve umläuft. Der zentrale Bereich der Rückseite des DMD-Chips 16 dient als Schnittstelle zur Ableitung von Wärme aus dem DMD-Chip 16 und weist daher keine elektrischen Anschlüsse auf. Die Leiterplatte 26, die den DMD-Chip 22 trägt, liegt vollständig außerhalb des abgedichteten Innenraums 38.

In zu den Breitseiten des DMD-Chips 22 senkrechten

Richtungen wird der DMD-Chip 22 zwischen dem auf der

Rückseite 284 des zentralen Trägerelements 28 angeordneten Fenster-Flanschbereich des Trägerelementfensters 286 und dem federbelasteten Kühlstempel 302 klemmend gehalten, wie es mit Bezug auf die Figur 1 erläutert worden ist. Dabei wird die vom elastischen Verbindungselement 32 erzeugte Anpresskraft gleichzeitig auch auf die DMD-Chip-Dichtung 44 ausgeübt, was damit zu der staubdichten Abdichtung des Innenraums 38 beiträgt.

Figur 4 zeigt eine Schrägansicht der Rückseite 284 eines zentralen Trägerelements 28 vor der Montage des DMD-Chips 22. Das zentrale Trägerelement 28 weist auf seiner

Rückseite 284 einen das Trägerelementfenster 286 in einer geschlossenen Kurve umlaufenden äußeren Flanschbereich auf, der in der Figur 4 durch die DMD-Chip-Dichtung 44 abgedeckt wird. Figur 4 zeigt auch Schraubdome 289, die zur Aufnahme und Befestigung der Trägerelement-seitigen Enden 324 des elastischen Verbindungselements 32 eingerichtet sind.

Figur 5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die

Vorderseite 282 des zentralen Trägerelements 28 mit der Platine 35, dem Trägerelementfenster 286 und einem

innenraumseitigen Flanschbereich 287 des zentralen

Trägerelements 28, der die Form einer geschlossenen Kurve besitzt. Die Kurve liegt bei dem in der Figur 3

dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden

Teilbereiche 281 und 283 einen Winkel miteinander

einschließen, der größer als 90° und kleiner als 180° ist, nicht in einer Ebene. Die Kurve kann, je nach

Ausgestaltung, aber auch in einer Ebene verlaufen. In jedem Fall bildet die Kurve eine im Raum verlaufende und damit räumliche Kurve. Auf der Platine 35 kann eine Flachdichtung oder eine Flanschverstärkung 46 aufliegen, die im mit dem Gehäusevorderteil 40 zusammengebauten Zustand um ein

Gehäusefenster 402 (vergleiche Figur 6) des

Gehäusevorderteils 40 herum läuft. Figur 6 zeigt das zu dem zentralen Trägerelement 28 aus Figur 5 komplementäre Gehäusevorderteil 40. Dabei ist insbesondere eine dem Innenraum 38 des Lichtmoduls 160 zugewandte Innenseite des Gehäusevorderteils 40 mit einem Gehäuse-Flanschbereich 404 sichtbar. Die Form des Gehäuse- Flanschbereichs 404 ist ein Negativ der Form des äußeren Flanschbereichs 287 des zentralen Trägerelements 28, so dass sich beide Flanschbereiche 404, 287 beim Zusammenfügen des Gehäusevorderteils 40 und des zentralen Trägerelements 28 entlang der gesamten Länge der räumlichen Kurve der Flanschbereiche flächig berühren oder eine zwischen ihnen liegende Dichtung jeweils flächig berühren. Auf dem

Gehäuse-Flanschbereich 404 liegt über dessen gesamter Länge eine Dichtung 406 auf. Das Gehäusevorderteil 40 weist ein Gehäusefenster 402 auf. Über die Länge des Randes des

Gehäusefensters 402 liegt auf dem Rand eine Dichtung 408 auf .

Die Dichtungen 406 und 408 sind bevorzugt Dichtlippen aus Dichtungsmaterial, das an das bevorzugt aus Kunststoff bestehende Gehäusevorderteil 40 angeformt ist. Das

Dichtungsmaterial ist beispielsweise ein plastisch

verformbarer Kunststoff, beispielsweise Silikon. Silikon hat den Vorteil, dass es vor dem Zusammenbau ausgeheizt werden kann, was spätere Beeinträchtigungen optischer

Flächen des Lichtmoduls 160 durch Niederschläge von

verdampftem Dichtungsmaterial vermeidet. Beim Zusammenbau des Lichtmoduls 160 wird die Dichtung 406 zwischen den Flanschbereichen 404 und 287 zusammengepresst, und die Dichtung 408 wird zwischen der Flanschverstärkung 46 oder der Platine 35 auf der einen Seite und dem Rand des

Gehäusefensters 402 auf der anderen Seite zusammengepresst.

Das Lichtmodul 160 weist bevorzugt Schraubverbindungen auf, mit denen die Flanschbereiche 404 und 287 aufeinander gepresst werden. Im zusammengefügten Zustand umgeben das Gehäusevorderteil 40 und das zentrale Trägerelement 28 den Innenraum 38.

Wie Figur 3 zeigt, liegt dabei zumindest die Rückseite 354 der Platine 35, die der innenraumseitigen Vorderseite 282 des zentralen Trägerelements 28 zugewandt ist, in dem

Innenraum 38. Eine die Lichtquelle 18 und die Primäroptik 20 tragende Vorderseite 352 der Platine 35 ist dem

Gehäusevorderteil 40 zugewandt. Das Gehäusevorderteil 40 weist in einem Teil des Gehäusevorderteils 40, welcher der Platine 35 zugewandt ist, das Gehäusefenster 402 auf. Das Gehäusefenster 402 ermöglicht eine elektrische Verbindung der in dem staubdicht abgedichteten Innenraum 38 des

Lichtmoduls 160 angeordneten elektrischen Komponenten, insbesondere der Lichtquelle 18, mit einem von außen herangeführten Kabelbaum 50.

Der Rand des Gehäusefensters 402 bildet dabei auf seiner der Platine 35 zugewandten Seite einen

Gehäusefensterflansch, der die Platine 35 über seine ganze Länge hinweg flächig berührt oder der zumindest über seine ganze Länge hinweg eine die Öffnung des Gehäusefensters 402 umlaufende Dichtung 408 flächig berührt, die ihrerseits über ihre ganze Länge hinweg die Platine 35 flächig

berührt. Damit deckt die Platine 35 das Gehäusefenster 402 staubdicht ab.

Die Form des Gehäusevorderteils 40 ist dabei mit der Lage der Platine 35 auf dem zentralen Trägerelement 28 so abgestimmt, dass eine Berührung zwischen der Platine 35 und dem Gehäusefensterflansch, beziehungsweise zwischen der Platine 35, der Dichtung 408 und dem Gehäusefensterflansch bereits erfolgt, wenn zwischen dem Gehäuse-Flanschbereich 404 und dem innenraumseitigen Flanschbereich 287 des zentralen Trägerelements 28 noch ein kleiner Abstand besteht. Beim weiteren Zusammenfügen und Befestigen des Gehäusevorderteils 40 an dem zentralen Trägerelement 28 ergibt sich damit eine abdichtend wirkende Anpresskraft zwischen dem Gehäusefensterflansch und der Platine 35, beziehungsweise zwischen dem Gehäusefensterflansch, der Dichtung 54 und der Platine 35. Die Dichtungen 406 und 408 liegen also in zueinander versetzten Dichtebenen. Die um die Breitseiten der Platine 35 herum verlaufende

Schmalseite der Platine 35 liegt in ihrer ganzen Länge innerhalb des Innenraums 38. Die elektrische Kontaktierung muss dadurch nicht in einer Dichtebene, bzw. nicht durch eine Dichtung hindurch verlaufen, was die Zuverlässigkeit der Abdichtung verbessert.

Wie Figur 6 zeigt, weist das Gehäusevorderteil 40 eine Lichtaustrittsöffnung 401 auf. Der die lichte Weite der Lichtaustrittsöffnung 401 umlaufende Rand des

Gehäusevorderteils 40 ist als ein innerer Dichtbereich 403 des Gehäusevorderteils 40 ausgestaltet. In einer

bevorzugten Ausgestaltung ist der innere Dichtbereich 403 ebenfalls mit Dichtungsmaterial belegt. Die

Lichtaustrittsöffnung 401 wird durch die Sekundäroptik 24 und einen Rand der Sekundäroptik 24 umgebendes

Dichtungsmaterial staubdicht abgedichtet.

Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite 284 eines zentralen Trägerelements 28, der Rückseite 262 der

Leiterplatte 26 und der Kühlelementbaugruppe 30 mit einem elastischen Verbindungselement 32, das als in einer geschlossenen Schleife verlaufende Blattfeder 322

verwirklicht ist und zwei Trägerelement-seitige Enden 324 und zwei Kühlelementbaugruppen-seitige Enden 322 aufweist. Das elastische Element muss nicht als einzelne Blattfeder verwirklicht sein. Es kann zum Beispiel auch als Spiralfeder, als Anordnung von Spiralfedern oder Blattfedern oder als Block aus elastischem Material oder als Anordnung mehrerer solcher Blöcke verwirklicht sein.

Die Kühlelementbaugruppe 30 weist bevorzugt

oberflächenvergrößernde Strukturen wie Kühlrippen oder

Kühlstifte auf, um eine Abgabe von Wärme an die Umgebung zu verbessern. Das Lichtmodul weist bevorzugt ein Gebläse auf, das die Kühlrippen und/oder Stifte mit Kühlluft anströmt.

Claims

Ansprüche

1. Lichtmodul (16; 160) für einen

Kraftfahrzeugscheinwerfer (10), mit einer Leiterplatte (26), die eine Vorderseite 260 und eine Rückseite (262) aufweist und die auf ihrer Vorderseite (260) einen DMD-Chip (22) trägt, der eine Mikrospiegel (222) tragende Vorderseite (224) und eine seiner Vorderseite (224) gegenüberliegende Rückseite (226) aufweist, und mit einem zentralen Trägerelement (28), das eine

Vorderseite (282) und eine Rückseite (284) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul eine

Kühlelementbaugruppe (30) aufweist, dass das zentrale Trägerelement (28) ein Trägerelementfenster (286) aufweist, dass die Leiterplatte (26) mit ihrer

Vorderseite (260) der Rückseite (284) des zentralen Trägerelements (28) zugewandt so angeordnet ist, dass die Vorderseite (224) des DMD-Chips (22) eine Öffnung des Trägerelementfensters (286) abdeckt, wobei die Mikrospiegel (222) durch die Öffnung des

Trägerelementfensters (286) hindurch sichtbar

angeordnet sind, dass die Leiterplatte (26) ein

Leiterplattenfenster (264) aufweist, dessen Öffnung von der Rückseite (226) des DMD-Chips (22) ganz oder zum Teil abgedeckt wird, dass die Kühlelementbaugruppe (30) einen Kühlstempel (302) aufweist, der sich durch das Leiterplattenfenster (264) hindurch an der

Rückseite (226) des DMD-Chips (22) abstützt, dass die Kühlelementbaugruppe (30) im Übrigen der Rückseite (262) der Leiterplatte (26) zugewandt angeordnet ist, und dass das Lichtmodul (16; 160) ein elastisch

verformtes elastisches Verbindungselement (32) aufweist, das wenigstens ein Kühlelementbaugruppen seitiges Ende (322) und wenigstens ein Trägerelement seitiges Ende (324) aufweist, und mit seinem

Kühlelementbaugruppen-seitigen Ende (322) starr mit einem auf der Rückseite (262) der Leiterplatte (26) angeordneten Ende der Kühlelementbaugruppe (30) verbunden ist und mit seinem Trägerelement-seitigen Ende (324) starr mit dem Trägerelement (28) verbunden ist .

2. Lichtmodul (16; 160) nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der DMD-Chip (22) in einem Sockel (266) der Leiterplatte (26) angeordnet ist und

gehalten wird.

3. Lichtmodul (16; 160) nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass eine mechanische Halterung des DMD-Chips (22) in dem Sockel (266) über seitliche Schmalseiten (228) des DMD-Chips (22) erfolgt.

4. Lichtmodul (16; 160) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die

Leiterplatte (26) durch Klebeverbindungen (36) mit Aufnahmen (288) des zentralen Trägerelement (28) verbunden ist.

5. Lichtmodul (16; 160) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Verbindungselement (32) eine Blattfeder (326) ist.

6. Lichtmodul (16; 160) nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Blattfeder (326) wenigstens ein Trägerelement-seitiges Ende (324) aufweist, das starr mit dem zentralen Trägerelement (28) verbunden ist .

7. Lichtmodul (16; 160) nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, dass das zentrale Trägerelement (28) Schraubdome (289) aufweist, die aus der Rückseite (284) des zentralen Trägerelements (28) herausragen und die auf ihren von der Rückseite (284) abgewandten Enden Aufnahmen für die Trägerelement-seitigen Enden (324) der Blattfeder (326) aufweisen.

8. Lichtmodul (16; 160) nach Anspruch 7, dadurch

gekennzeichnet, dass die Blattfeder (326) mit ihrem Kühlelementbaugruppen-seitigen Ende (322)

kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit einem auf der Rückseite (262) der Leiterplatte (26) angeordneten übrigen Teil (304) der Kühlelementbaugruppe (30) verbunden ist

9. Lichtmodul (16; 160) nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, dass die Verbindung durch

Formschlusselemente (306) des übrigen Teils (304) der Kühlelementbaugruppe (30) erfolgt, die das

Kühlelementbaugruppen-seitigen Ende (322) der

Blattfeder (326) daran hindern, sich zur Leiterplatte (26) zu bewegen.

10. Lichtmodul (160) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Weg des von einer Lichtquelle des Lichtmoduls ausgehenden Lichtes (34) von der Lichtquelle (18) bis zu seinem durch die Sekundäroptik (24) hindurch erfolgenden Austritt aus der Sekundäroptik (24) vollständig in einem staubdicht abgedichteten Innenraum (38) des Lichtmoduls (160) verläuft.

11. Lichtmodul (160) nach Anspruch 10, dadurch

gekennzeichnet, dass der Innenraum (38) durch ein Gehäusevorderteil (40), das zentrale Trägerelement (28), den DMD-Chip (22), die Platine (35), die

Sekundäroptik (24) und eine staubdichte

Druckausgleichsmembrane (32) staubdicht abgedichtet und begrenzt wird.