JP6665308B2 - 電子構成部材のための保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両投光器（前照灯など）における電子構成部材のための保持装置に関するものであり、前記電子構成部材は、光学的作用面を表側に、熱的作用面および電気接点を、前記表側とは反対の裏側に有する。

現在の投光器システムの開発では、ますます多くの要望に関心が払われている。すなわち、可及的に高分解能の光像を走行路上に投影することができ、光像を高速に変化させ、それぞれの交通条件、道路条件および照明条件に適合できることである。概念「走行路」は、ここでは簡単に記述するために使用される。なぜならこれが、光像が実際に走行路上に存在するか、またはそれを越えて伸長するかという局所的な条件に依存するのは当然だからである。基本的に光像は、垂直面への投影に基づき、自動車照明技術に関連する現行規則に対応して記述される。

前に述べたこの必要性に対応するために、とりわけ、可変に制御可能な反射面が複数のマイクロミラーから形成されており、光源により形成される光放射を投光器（前照灯）の照射方向に反射する投光器（前照灯）が開発された。この種の照明技術は、自動車工業ではその光分布が非常にフレキシブルであるので有利である。なぜなら異なる照明領域に対して照明強度を個別に制御することができ、例えばロービーム光分布、右左折光分布、市街地光分布、高速道路光分布、コーナリング光分布、ハイビーム光分布または幻惑のないハイビーム結像のような任意の光分布を実現することができるからである。

マイクロミラーアセンブリに対しては、いわゆるデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ，登録商標）投影技術が使用される。ここでは画像が、デジタル画像を光線に重畳変調（aufmoduliert）することにより形成される。ここではピクセルとも称される、可動のマイクロミラーの矩形アセンブリにより光線が部分領域に分解され、引き続きピクセルごとに投影経路に入るように、または投影経路から出るように反射される。

この技術に対するベースは、ミラーのマトリクスの形態の矩形アセンブリとそれらの制御技術を含む電子構成部材によって形成され、これは「デジタルマイクロミラーデバイス」（ＤＭＤ）と称される。

ＤＭＤマイクロシステムは、マトリクス状に配置されたマイクロミラーアクチュエータ、すなわち傾斜可能なミラー面から形成された（多）面式光変調器（即ち、空間光変調器、ＳＬＭ）であり、例えば約１６μｍのエッジ長を有する。ミラー面は、静電野の作用によって可動に構成されている。各マイクロミラーは、実質的に個別に調整可能であり、通常は２つの安定した最終状態を有し、これら最終状態の間を一秒間に５０００回まで交番することができる。ミラーの数は投影される画像の解像度に相当し、１つのミラーは１つまたは複数のピクセルを表示することができる。これまで、メガピクセル領域の高解像度のＤＭＤチップが入手可能である。調整可能な個別のミラーの基礎となる技術は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術である。

ＤＭＤ技術は２つの安定したミラー状態を有し、２つの安定した状態の間で変調することにより反射係数を調整することができるが、「アナログマイクロミラーデバイス」（ＡＭＤ）技術は、それぞれ安定した状態になる可変のミラー位置に個別のミラーを調整することができるという特性を有する。

典型的なマイクロミラー構成部材はケーシングを有し、ケーシングの表側に、すなわち光学的視野窓の後ろにミラーのマトリクスが配置されている。このようなマイクロミラー構成部材の光学的作用面（光学的インターフェースエリア）は、構成部材の活性ミラー面として理解される。すなわち、個々のマイクロミラーすべてによって形成された全体面である。ケーシングの裏側には、通常、電気接点が中央にある面の周囲の領域に配置されており、これらの電気接点は冷却装置を接続するために設けられている。このようなマイクロミラー構成部材の熱的作用面（熱的インターフェースエリア）は、構成部材の裏側にある面であると理解され、この面は冷却体を取り付けるために設けられている。

マイクロミラー構成部材は、いわゆるＣＬＧＡ（セラミックランドグリッドアレイ）モジュール、すなわち集積回路用の接続システムに組み込まれることがしばしばである。ＬＧＡシステムでは集積回路の端子が、その下側において接点面（ランド）のチェス盤状のフィールド（グリッドアレイ）の形態に構成されている。ＬＧＡプロセッサは通常、弾性に構成された接点を含むソケットに装着される。このことは接点に比較的小さな機械的負荷を引き起こす。ＣＬＧＡのセラミック体は、とりわけ高い作動温度に対して設計されている。

DE 10 2009 049016 Al DE 10 2008 031262 Al DE 10 2011 052184 Al

個々のコンポーネントの取り付け中に発生し得る機械的負荷力の他に、車両の停止時または走行中に、振動のような機械的負荷力または走行状況による引張力または圧縮力が発生し、これらの力は車両のすべてのコンポーネントに作用する。したがってコンポーネントを一方では、機械的負荷力がコンポーネントの機能ないしそれらの配置に互いに何らの影響も及ぼさないように構成することが必要である。他方ではコンポーネントは、コンポーネントにおいて、あるいはコンポーネント内部の隣接する異なる材料には材料膨張の差があるため、例えば大きな温度差によって惹起される機械的負荷（ないし応力）によって安定性および寿命が損なわれてはならない。

本発明の課題は、車両投光器における電子構成部材のための保持装置を創出することであり、この車両投光器は、装着された電子構成部材による車両投光器の光学的基本機能をサポートし、並びに電子構成部材の安定した機械的固定を、光学的、電気的および熱的システム部分の接続部としても可能にするようにする。この際機械的負荷力が接続部に作用してはならないことを考慮すべきである。同時にコンポーネントの簡単な保守が可能であることが望まれる。

この課題は、本発明の第１の視点により冒頭に述べた形式の車両投光器において、次の如く解決される。
即ち、保持装置が、
−前記電子構成部材のための取り付け位置、並びに当該取り付け位置の領域に存在する本体開口部を備える本体を含み、前記本体開口部を通して、前記電子構成部材の光学的作用面にアクセスが可能であり、前記電子構成部材の表側が前記本体に当接しており、
−前記電子構成部材とその電気接点を介して接続可能であり、基板開口部を有する導体路基板を含み、前記基板開口部を通して、前記電子構成部材の熱的作用面にアクセスが可能であり、
−前記電子構成部材の熱的作用面上に配置されており、前記本体に固定された冷却体を含み、さらに
−前記導体路基板と前記本体との間に配置されている少なくとも１つの弾性のスペースホルダを含み、
−前記冷却体は、前記少なくとも１つの弾性のスペースホルダを介して前記本体に固定されている
ことによって解決される。
更に、本発明の第２の視点により、電子構成部材のための保持装置を備える車両投光器であって、
前記電子構成部材は、光学的作用面を表側に、熱的作用面および電気接点を、前記表側とは反対の裏側に有しており、
前記電子構成部材のための取り付け位置、並びに当該取り付け位置の領域に存在する本体開口部を備える本体を含み、前記本体開口部を通して、前記電子構成部材の光学的作用面にアクセス可能であり、前記電子構成部材の表側が前記本体に当接しており、
前記電子構成部材とその電気接点を介して接続可能であり、基板開口部を有する導体路基板を含み、前記基板開口部を通して、前記電子構成部材の熱的作用面にアクセス可能であり、
前記電子構成部材の熱的作用面上に配置されており、前記本体に固定された冷却体を含み、
前記導体路基板と前記本体との間に配置されている少なくとも１つの弾性のスペースホルダを含み、
導体路基板と冷却体との間には、少なくとも１つの第２の弾性スペースホルダが配置されている車両投光器が提供される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図したものではない。

本発明において下記の形態が可能である。
（形態１）上記第１の視点のとおり。
（形態２）上記第２の視点のとおり。
（形態３）
前記導体路基板および前記本体は、前記弾性のスペースホルダを介して互いに接続されており、間隔が保持されている
ことが好ましい。
（形態４）
前記電子構成部材は、アナログまたはデジタルのマイクロミラーアレイである
ことが好ましい。
（形態５）
前記導体路基板および前記本体は、ネジまたは差込接続による接続要素によって互いに接続されている
ことが好ましい。
光学的または熱的作用面へのアクセスとは、それぞれの作用面に本体ないし導体路基板にある開口部を通して到達可能であるか、または電子構成部材の作用面が開口部を通って突き出ることができ、これにより作用面が作用できるようにすることを意味する。光学的作用面は、入射し、電子構成部材による散乱に相応して再び反射される光の反射によってその作用を形成する。開口部により、入射光と反射光の経路が損なわれないことが保証される。熱的作用面は、電子構成部材に発生する熱を排熱（消散）することによってその作用を形成する。付加的に作用を改善するために、冷却体を熱的作用面上に取り付けることができる。熱は、一方では電子構成部材の電子回路の損失電力によって生成されるが、また、光学的作用面に入射し、反射されなかった光によっても引き起こされる。

本発明の保持装置により、電子構成部材が車両投光器の機能のために適切に取り付けられており、さらに適切に冷却することができ、機械的負荷力が導体路基板に作用しないことが達成される。なぜなら導体路基板が弾性に構成され支承されているからである。さらに車両投光器の組み立ては非常に簡単である。なぜなら例えば光源または結像光学系に向けて電子構成部材を配向するために、個々のコンポーネントの装着の際にそれぞれ微調整を行うことができるからである。接続要素によってすべてのコンポーネントが共に保持されるが、ある程度の範囲内でまだ調整可能である。

このアセンブリは、導体路基板と冷却体が互いに別個のコンポーネントである場合、機械的負荷力が導体路基板に作用しないことを保証する。しかしそれでも熱輸送のために冷却体と電子構成部材との直接的な接触が与えられる。

機械的負荷力の低減は、類似の材料膨張係数を有する材料だけを互いに剛性に直接的に接続し、それ以外は弾性に構成された接続部によってだけ接続することによっても達成される。

導体路基板と本体が、好ましくは接続要素によって、弾性のスペースホルダを介して互いに接続され、間隔が保持されている場合、弾性に構成されたスペースホルダが、取り付けの際に滑落に対して確保されることが保証される。なぜならこのスペースホルダは、例えばリングとして接続要素の周りに固定されているからである。

接続要素はネジとすることができる。しかし（プラグ式）差込接続、リベット留め、接着接続等も可能である。ネジは脱着可能かつ再使用可能な接続要素であり、保持装置の保守の際にも簡単である。コネクタは堅固な接続部であり、それ以外にコスト的にも有利である。

導体路基板と冷却体との間に少なくとも１つの弾性に構成された第２のスペースホルダが配置されている場合、導体路基板は弾性に構成された２つのスペースホルダの間に固定され、投光器の振動に対して非常に良好に振動が減衰される。

アナログまたはデジタルのマイクロミラーアレイを電子構成部材として使用することにより、車両投光器の光学的機能の特に有利な構成が得られる。

本発明の保持装置において本体にある前記開口部は、電子構成部材の光学的作用面へのアクセスを可能にする。すなわち、構成部材にあるミラーのマトリクスは、照明装置のさらなるコンポーネントに対して可視であり、光源から入射された光は開口部を通って出入りし、光学的作用面を介して反射することができる。

導体路基板は、有利には同様に開口部を有し、この開口部を通して冷却体を差し込むことができ、そこに冷却体を取り付けるために電子構成部材の熱的作用面へのアクセスを可能にする。

本発明およびさらなる利点を、添付図面に示された非制限的な実施例に基づき、以下に詳細に説明する。

本発明の一実施例による一ＤＬＰチップの形態の一電子構成部材のチップ上側の平面図である。 電子構成部材のチップ下側の平面図である。 本発明の保持装置を備える車両投光器の一実施例の第１の側から見た斜視図である。 第１の側からの投光器の分解図である。 第２の側からの投光器の保持装置の主要コンポーネントの分解図である。 投光器を下方から見た図であり、断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂの位置を示す。 図６の断面Ａ−Ａによる投光器の断面図である。 図６の断面Ｂ−Ｂによる投光器の断面図である。

図１から図８を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。とりわけ投光器（前照灯）の主要部分が図示されているが、図示しない多数の他の部材を投光器が含むことは明白であり、これらの部材は、例えばとりわけ自家用車のような自動車または自動二輪における有意義な使用を可能にする。

図面では車両投光器における電子構成部材２のための保持装置のコンポーネントが、概略図ないし種々の斜視図と断面図に示されている。図面にはそれぞれのコンポーネントに対して、これらのコンポーネントが繰り返し実施されていても、１つの代表的な参照符号が示されている。

図１と図２は、デジタルマイクロミラーアレイ（ＤＬＰチップ（登録商標））の形態の本発明による電子構成部材２を示す。電子構成部材２は、光学的作用面２１（マイクロミラーアレイ）を表側に、熱的作用面２２並びに周囲に配置された電気接点（複数）２３を、表側とは反対の裏側に有する。さらに位置調整孔（複数）が示されている。この例で電子構成部材２は、アナログまたはデジタルのマイクロミラーアレイである。

図１と図２のチップ上側ないしチップ下側は、図３から図８の保持装置全体の見え方に対応していない。

図３から図５は、一実施例による保持装置１の構造を示す。

電子構成部材２は本体３上に、そのために設けられた取り付け位置で取り付けられている。本体３は取り付け位置の領域に開口部３１を有し、この開口部を通して電子構成部材２の光学的作用面２１にアクセスすることができる。このアクセスは、例えば電子構成部材２が開口部３１を通って突き出るようにして実施することができる。これにより電子構成部材２にあるミラーのアレイは、照明装置のさらなるコンポーネントに対して光学的にアクセスでき、あるいは可視である。このことは、光源から入射された光が光学的作用面を介して投光器の照射方向に反射されることを可能にする。さらに電子構成部材２の表側は本体３に当接している。

電子構成部材２とその電気接点を介して接続することのできる導体路基板４は開口部４１を有し、この開口部を通して電子構成部材２の熱的作用面２２にアクセス可能である。

冷却体５が電子構成部材２の熱的作用面２２上に配置されており、本体に固定することができる。

弾性に構成された複数のスペースホルダ（ないしスペーサ）６が導体路基板４と本体３との間に配置されている。スペースホルダ６はリング状に構成することができ、とりわけ円環形状または中空円筒状である。複数の接続要素７が冷却体５を本体に固定する。接続要素７は、この例ではネジとすることができるが、差込接続、リベット留め、接着接続等も可能である。接続要素は、付加的に、導体路基板４を本体３と弾性に構成されたスペースホルダ６を介して弾性的に接続する。さらに導体路基板４と冷却体５との間には、弾性に構成された第２のスペースホルダ８が配置されている。電子構成部材２の表側は本体３に当接しており、接続要素７および冷却体５によって固定される。ネジを接続要素７として使用する場合、本体３にはネジ山を設けることができる。言い替えると電子構成部材２は本体３と冷却体５との間に張架され、接続要素７を介して応力が及ぼされ、接続が形成されている。

保持装置１には、光線形成のための投影光学系を含む投影光学系モジュール１０を固定することができる。さらに保持装置１には光源開口部１１並びに投影光学系開口部１２が設けられており、これにより車両投光器の光源および投影光学系を電子構成部材２と共に光学的アセンブリに搬入する。車両投光器の投影光学系は、そのために設けられた投影光学系モジュール１０内で保持装置１に固定することができる。光源モジュール９内の光源により形成された光は、電子構成部材２の方向に照射され、これにより光学的作用面２１において投影光学系の方向に反射される。

図６は、本体３と導体路基板４並びに冷却体５を備える保持装置１を下方から見た図であり、断面Ａ−ＡとＢ−Ｂの位置も示されている。断面Ａ−Ａは接続要素７を通って、断面Ｂ−Ｂは冷却体５を通って延在する。

図７は、図６の断面Ａ−Ａにおける保持装置１の断面を示し、ここで断面Ａ−Ａは接続要素７を通って延在する。導体路基板４では取り付けソケット２４の上に電子構成部材２が取り付けられている。導体路基板４と冷却体５は、本体３において接続要素７と弾性のスペースホルダ６および８によって規定の間隔に保持されている。電子構成部材２の裏側には冷却体５が配置されている。

図８は、図６の断面Ｂ−Ｂにおける保持装置１の断面を示し、ここで断面Ｂ−Ｂは冷却体５を通って延在する。冷却体５は本体３に、接続要素によって固定されている。冷却体５が電子構成部材２の上にどのように配置されているかが理解できる。ここで冷却体５は取り付けソケット２４に（を通して）差し込まれている。弾性のスペースホルダ６と８は、導体路基板４を本発明により、機械的負荷力が導体路基板に作用しないように固定する。

１ 保持装置
２ 電子構成部材
２１ 電子構成部材の光学的作用面
２２ 電子構成部材の熱的作用面
２３ 電子構成部材の電気接点
２４ 電子構成部材のための取り付けソケット
３ 本体
３１ 本体における電子構成部材のための開口部
４ 導体路基板
４１ 基板における電子構成部材のための開口部
５ 冷却体
６ 第１の弾性スペースホルダ
７ 接続要素
８ 第２の弾性スペースホルダ
９ 光源モジュール
１０ 投影光学系モジュール
１１ 光源開口部
１２ 投影光学系開口部

Claims (5)

1. 電子構成部材（２）のための保持装置（１）を備える車両投光器であって、
   前記電子構成部材（２）は、光学的作用面（２１）を表側に、熱的作用面（２２）および電気接点（２３）を、前記表側とは反対の裏側に有しており、
   前記電子構成部材のための取り付け位置、並びに当該取り付け位置の領域に存在する本体開口部（３１）を備える本体（３）を含み、前記本体開口部を通して、前記電子構成部材（２）の光学的作用面（２１）にアクセス可能であり、前記電子構成部材（２）の表側が前記本体（３）に当接しており、
   前記電子構成部材（２）とその電気接点を介して接続可能であり、基板開口部（４１）を有する導体路基板（４）を含み、前記基板開口部を通して、前記電子構成部材（２）の熱的作用面（２２）にアクセス可能であり、
   前記電子構成部材（２）の熱的作用面（２２）上に配置されており、前記本体に固定された冷却体（５）を含み、
   前記導体路基板（４）と前記本体（３）との間に配置されている少なくとも１つの弾性のスペースホルダ（６）を含み、
   前記冷却体（５）は、前記少なくとも１つの弾性のスペースホルダ（６）を介して前記本体（３）に固定されている
   ことを特徴とする車両投光器。
2. 電子構成部材（２）のための保持装置（１）を備える車両投光器であって、
   前記電子構成部材（２）は、光学的作用面（２１）を表側に、熱的作用面（２２）および電気接点（２３）を、前記表側とは反対の裏側に有しており、
   前記電子構成部材のための取り付け位置、並びに当該取り付け位置の領域に存在する本体開口部（３１）を備える本体（３）を含み、前記本体開口部を通して、前記電子構成部材（２）の光学的作用面（２１）にアクセス可能であり、前記電子構成部材（２）の表側が前記本体（３）に当接しており、
   前記電子構成部材（２）とその電気接点を介して接続可能であり、基板開口部（４１）を有する導体路基板（４）を含み、前記基板開口部を通して、前記電子構成部材（２）の熱的作用面（２２）にアクセス可能であり、
   前記電子構成部材（２）の熱的作用面（２２）上に配置されており、前記本体に固定された冷却体（５）を含み、
   前記導体路基板（４）と前記本体（３）との間に配置されている少なくとも１つの弾性のスペースホルダ（６）を含み、
   導体路基板（４）と冷却体（５）との間には、少なくとも１つの第２の弾性スペースホルダ（８）が配置されている
   ことを特徴とする車両投光器。
3. 前記導体路基板（４）および前記本体（３）は、前記弾性のスペースホルダ（６）を介して互いに接続されており、間隔が保持されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両投光器。
4. 前記電子構成部材（２）は、アナログまたはデジタルのマイクロミラーアレイである
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両投光器。
5. 前記導体路基板（４）および前記本体（３）は、ネジまたは差込接続による接続要素（７）によって互いに接続されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両投光器。

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