WO2020114962A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, insbesondere scheinwerfer - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, insbesondere scheinwerfer Download PDF

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digital micromirror
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Bernd Fischer
Marc Kaup
Susanne Köhler
Ingo Möllers
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    • F21S41/675—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors

Definitions

  • Lighting device for a motor vehicle in particular headlights
  • the present invention relates to a lighting device for a motor vehicle, in particular a headlight, according to the preamble of claim 1.
  • Lighting devices for motor vehicles with a digital micromirror device or a DMD (Digital Micromirror Device) are known.
  • a plurality of mirror elements are arranged on an active surface of the micromirror device, each of which can assume at least a first position and at least a second position, mirror elements located in the first position reflecting light emanating from the light source of the lighting device in such a way that it emerges from the Lighting device emerges.
  • the first position mostly corresponds to the on-state, whereas the second position mostly corresponds to the off-state of a DMD chip.
  • headlights can be designed as high-trigger headlights or as matrix headlights, which can specifically illuminate areas in front of the vehicle and avoid the illumination of other areas.
  • a digital micromirror device When used in a lighting device for a motor vehicle, a digital micromirror device proves to be thermally sensitive. Optimal illumination of the digital micromirror device should be aimed at using the range of functions, the efficiency of the overall system and the thermal overloading of the digital micromirror device to be avoided. In the case of optimal illumination, in particular an overfill in the horizontal or vertical direction or incomplete illumination of the active surface of the digital micromirror device should be avoided.
  • a lighting device of the type mentioned at the outset is known as a headlight of a motor vehicle.
  • Anamorphic optics are provided for the light source and the active surface of the digital micromirror device, which images the light exit surface to match the active surface, so that optimal illumination is achieved.
  • the disadvantage of this is the provision of an anamorphic optics, which are usually complicated to build and expensive to manufacture.
  • the problem on which the present invention is based is the creation of a lighting device of the type mentioned at the outset, which is of simpler construction and / or can be produced more cost-effectively.
  • the light exit surface is adapted to the size of the illumination angle. This enables an optimal illumination of the active surface of the digital micromirror device to be achieved without anamorphic optics having to be arranged between the light exit surface of the light source and the active surface of the digital micromirror device.
  • the ratio of the extent of the light exit surface in two mutually perpendicular directions can be adapted to the size of the illumination angle.
  • the aspect ratios of the light exit surface of the light source and the aspect ratios of the digital micromirror device can be matched to one another in such a way that the illumination angle is taken into account in order to avoid either an overfill in the horizontal or vertical direction or incomplete illumination of the digital micromirror device.
  • h L is the dimension of the light exit surface in the first direction
  • bi_ is the dimension of the light exit surface in the second direction
  • h DMD is the dimension of the active area in the first direction
  • b DMD is the dimension of the active area in the second direction
  • a is the angle of illumination.
  • the lighting angle can be taken into account when selecting or designing the optimal light source and included in the calculation with the cosine.
  • the lighting angle depends on the tilting angle of the mirrors.
  • the angle of illumination for tilt angles of ⁇ 12 ° is between 24 ° and 48 °.
  • the height of the surface to be illuminated is smaller by the cosine of the illumination angle.
  • the adaptation of the lighting to this reduced height can in particular take place in that the reduction in the height by the cosine of the lighting angle is already taken into account in the aspect ratio of the, in particular rectangular, light exit surface.
  • the lighting device comprises lighting optics which is arranged between the light exit surface of the light source and the active surface of the digital micromirror device.
  • This lighting optics can be simple and inexpensive because it is not required for an adaptation of the Be ten ratios of the light exit surface of the light source and the active surface of the digital micromirror device.
  • the lighting device comprises a coupling-out optics which is arranged in the beam path between the digital micromirror device and an outlet opening of the lighting device, at least parts of the light reflected by the digital micromirror device being coupled out of the lighting device by the coupling-out optics.
  • the light source comprises at least one light-emitting diode or at least one laser diode.
  • a plurality of light-emitting diodes or a plurality of laser diodes can be arranged in the light exit surface of the light source. The arrangement of the light emitting diodes can thus specify the shape or the aspect ratio of the light exit surface.
  • converter means or at least one exit end of a light guide or primary optics can be arranged in the light exit surface of the light source.
  • the converter means or, for example, the exit surface of a primary optics can specify the aspect ratio of the light exit surface.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a lighting device according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the active surface of the digital micromirror device of the lighting device according to Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the light exit surface of the light source of the lighting device according to FIG. 1.
  • the illustrated embodiment of a lighting device is in particular a headlight of a motor vehicle.
  • the lighting device comprises a single, schematically indicated light source 1 with a light exit surface 2, from which light 3 emerges during operation of the lighting device.
  • the light source 1 can, for example, comprise one or more light-emitting diodes (LED) or one or more laser diodes.
  • the light exit surface 2 can then be formed, for example, by a plurality of light-emitting diodes.
  • the light exit surface 2 is formed by converter means for generating white light or by the decoupling surface of a primary optics, such as the exit end of a light guide or the exit ends of a plurality of light guides.
  • the lighting device further comprises a digital micromirror device 4, which is only indicated schematically and is in particular designed as a commercially available DMD chip.
  • the digital micromirror device 4 has a multiplicity of mirror elements (not shown).
  • the mirror elements are arranged on an active surface 5 of the digital micromirror device 4 in a two-dimensional array.
  • Each of the mirror elements can be moved back and forth individually or in groups between at least two stable states. Thanks to the selective control of each individual mirror element of the digital micromirror device, a segmentation of the incident light 3 is possible.
  • the lighting device comprises an illumination optics 6, which is arranged between the light exit surface 2 of the light source 1 and the active surface 5 of the digital micromirror device 4.
  • the illumination optics 6 is shown schematically as a multiple lens, but may well consist of several lenses or reflectors or a combination thereof.
  • the angle a can be larger or smaller.
  • the mirror elements of the digital micromirror device 4 can assume a first state, which is called on-state in a DMD chip.
  • the respective mirror element In the first state, the respective mirror element is tilted, for example, by an angle of + 12 ° to the normal on the active surface 5 or the horizontal in FIG. 1.
  • the light 3 ′ reflected in this first state moves in the direction of the normal on the active surface 5 of the digital micromirror device 4.
  • the lighting device further comprises a decoupling optics 7, which is designed, for example, as a projection optics.
  • the decoupling optics 7 is shown schematically as a simple lens, but may well consist of several lenses or reflectors or a combination thereof. Those mirror elements that are in the first state reflect the incident light 3 in such a way that it emerges from the lighting device as reflected light 3 ′′ through the coupling optics 7.
  • the mirror elements of the digital micromirror device 4 can assume a second state, which is called off-state in a DMD chip.
  • the respective mirror element In the second state, the respective mirror element is tilted, for example, by an angle of -12 ° with respect to the normal on the active surface 5 or the horizontal in FIG. 1.
  • the light 3 ′′ reflected in this second state encloses an angle of -2a with the normal on the active surface 5 of the digital micromirror device 4 or, in the exemplary embodiment shown, an angle of -48 °.
  • the lighting device further comprises a schematically indicated absorber 8.
  • the light 3 ′′ reflected at an angle of -2a to the normal is reflected in the absorber 8 in the embodiment shown in FIG. 1. This light 3 "can therefore not emerge from the lighting device.
  • third state In a commercially available DMD chip, there is usually also a flat state called third state.
  • the third state In the third state, the mirror element 4 is not tilted relative to the horizontal in Fig. 1.
  • the flat state is not used in the embodiment shown in FIG. 1. However, there is a possibility of providing embodiments of the invention in which the third state is also used.
  • the active surface 5 of the digital micro mirror device 4 and the light exit surface 2 of the light source 1 are rectangular.
  • 2 shows the height IIDMD and the width ⁇ DMD of the active surface 5 of the digital micromirror device 4 for clarification.
  • FIG. 3 shows the height h L and the width bi_ of the light exit surface 2 of the light source 1 for clarification.
  • the aspect ratio of the active surface 5 of the digital micromirror device 4, on the one hand, and the aspect ratio of the light exit surface 2 of the light source 1, on the other hand, are matched to one another, taking into account the illumination angle a. This is achieved in particular in that the following applies to the aspect ratio of the light exit surface 2 of the light source 1 and for the aspect ratio of the active surface 5 of the digital micromirror device 4:
  • an aspect ratio h DMD / b DMD of the active surface 5 of the digital micromirror device 4 of, for example, 9:16 and an illumination angle a of 24 ° an aspect ratio h L / bi_ of the light exit surface 2 of the light source 1 of approximately 9.9 results: 16.
  • a possible imaging scale of the illumination optics 6 is not taken into account here.

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Scheinwerfer, umfassend eine Lichtquelle (1) mit einer Lichtaustrittsfläche (2), aus der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung Licht (3) austritt, eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (4) mit einer aktiven Fläche (5), auf der eine Mehrzahl von Spiegelelementen angeordnet sind, die im Betrieb des Scheinwerfers auf sie auftreffendes, von der Lichtaustrittsfläche (2) der Lichtquelle (1) ausgehendes Licht (3) zumindest teilweise so reflektieren, das es aus dem Scheinwerfer austritt, wobei das von der Lichtaustrittsfläche (2) der Lichtquelle (1) ausgehende Licht (3) unter einem Beleuchtungswinkel (a) größer 0° und kleiner 90° zur Normalen auf die aktive Fläche (5) der digitalen Mikrospiegelvorrichtung (4) auftrifft, und wobei die Lichtaustrittsfläche (2) an die Größe des Beleuchtungswinkels (a) angepasst ist.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Scheinwerfer
Beschreibung
Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Scheinwerfer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung beziehungsweise einem DMD (Digital Micromirror Device) sind bekannt. Dabei sind eine Vielzahl von Spiegelelementen auf einer akti ven Fläche der Mikrospiegelvorrichtung angeordnet, die jeweils mindestens eine erste Stellung und mindestens eine zweite Stellung einnehmen können, wobei in der ersten Stellung befindliche Spiegelelemente von der Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung ausgehendes Licht so reflektieren, das es aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt. Die erste Stellung entspricht zumeist dem On-State, wohingegen die zweite Stellung zumeist dem Off-State eines DMD-Chips entspricht. Durch der Verwendung einer digi talen Mikrospiegelvorrichtung lassen sich Scheinwerfer als hochauslösende Schein werfer oder als Matrix-Scheinwerfer ausbilden, die gezielt Bereiche vor dem Fahrzeug ausleuchten und die Ausleuchtung anderer Bereiche vermeiden können.
Bei einem Einsatz in einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erweist sich eine digitale Mikrospiegelvorrichtung als thermisch empfindlich. Eine optimale Aus leuchtung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung ist zur Nutzung des Funktionsum fangs, der Effizienz des Gesamtsystems sowie der zu vermeidenden thermischen Überbeanspruchung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung anzustreben. Bei einer op timalen Ausleuchtung sollten insbesondere ein Overfill in horizontaler oder vertikaler Richtung oder eine unvollständige Beleuchtung der aktiven Fläche der digitalen Mik rospiegelvorrichtung vermieden werden.
Aus der US 2016/0347237 A1 ist eine als Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ausge bildete Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei der darin beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung ist zwischen der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle und der aktiven Fläche der digitalen Mikrospiegelvorrichtung eine anamor- phe Optik vorgesehen, die die Lichtaustrittsfläche passend auf die aktive Fläche ab bildet, so dass eine optimale Ausleuchtung erreicht wird. Als nachteilig dabei ist das Vorsehen einer anamorphotischen Optik anzusehen, die in der Regel kompliziert auf gebaut und teuer in der Herstellung ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die einfacher aufgebaut ist und/oder kostengünstiger herstellbar ist.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs ge nannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Un- teransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Lichtaustrittsfläche an die Größe des Beleuchtungswinkels angepasst ist. Dadurch kann eine optimale Ausleuchtung der aktiven Fläche der digitalen Mikrospiegelvorrichtung erreicht werden, ohne dass zwi schen der Lichtaustrittfläche der Lichtquelle und der aktiven Fläche der digitalen Mik rospiegelvorrichtung eine anamorphotische Optik angeordnet sein muss.
Insbesondere kann dabei das Verhältnis der Ausdehnung der Lichtaustrittsfläche in zwei zueinander senkrechen Richtungen an die Größe des Beleuchtungswinkels an gepasst sein. Dadurch können die Seitenverhältnisse der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle und die Seitenverhältnisse der digitalen Mikrospiegelvorrichtung so aufei nander abgestimmt sein, dass der Beleuchtungswinkel Berücksichtigung findet, um entweder ein Overfill in horizontaler oder vertikaler Richtung oder eine unvollständige Beleuchtung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung zu vermeiden.
Es kann vorgesehen sein, dass für das Verhältnis der Ausdehnung der Lichtaustritts fläche der Lichtquelle und für das Verhältnis der Ausdehnung der aktiven Fläche der digitale Mikrospiegelvorrichtung in zwei zueinander senkrechen Richtungen gilt:
Figure imgf000005_0001
wobei
hL die Abmessung der Lichtaustrittsfläche in der ersten Richtung ist,
bi_ die Abmessung der Lichtaustrittsfläche in der zweiten Richtung ist,
hDMD die Abmessung der aktiven Fläche in der ersten Richtung ist,
bDMD die Abmessung der aktiven Fläche in der zweiten Richtung ist, und
a der Beleuchtungswinkel ist.
Durch ein Einhalten dieser Beziehung kann mit einfachen Mitteln eine gute optische Effizienz des Gesamtsystems gewährleistet werden. Beispielsweise kann der Be leuchtungswinkel bei der Auswahl oder Gestaltung der optimalen Lichtquelle Berück sichtigung finden und mit dem Cosinus in die Kalkulation eingehen. Der Beleuch tungswinkel ist abhängig von den Verkippwinkeln der Spiegel. Beispielsweise liegt der Beleuchtungswinkel bei Verkippwinkeln von ±12° zwischen 24° und 48°. Dabei ist die Höhe der zu beleuchtenden Fläche um den Cosinus des Beleuchtungswinkels kleiner. Die Anpassung der Beleuchtung an diese reduzierte Höhe kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Reduzierung der Höhe um den Cosinus des Beleuch tungswinkels bereits im Seitenverhältnis der, insbesondere rechteckigen, Lichtaus trittsfläche berücksichtigt wird. Eine Anpassung der Seitenverhältnisse zwischen der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle und der aktiven Fläche der digitale Mikrospiegelvor richtung durch eine zusätzliche anamorphotische Optik ist daher nicht notwendig, weil auch ohne eine derartige anamorphotische Optik ein Overfill oder eine unvollständige Ausleuchtung der aktiven Fläche der digitale Mikrospiegelvorrichtung vermieden wer den können.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Beleuchtungsoptik umfasst, die zwischen der Lichtaustrittfläche der Lichtquelle und der aktiven Fläche der digitalen Mikrospiegelvorrichtung angeordnet ist. Diese Beleuchtungsoptik kann einfach und kostengünstig ausgeführt sein, weil sie nicht für eine Anpassung der Sei tenverhältnisse der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle und der aktiven Fläche der digi tale Mikrospiegelvorrichtung benötigt wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Auskoppeloptik um fasst, die im Strahlengang zwischen der digitalen Mikrospiegelvorrichtung und einer Austrittsöffnung der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, wobei zumindest Teile des von der digitalen Mikrospiegelvorrichtung reflektierten Lichts von der Auskoppelo ptik aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgekoppelt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode oder mindestens eine Laserdiode umfasst. Dabei können in der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle eine Mehrzahl von Leuchtdioden oder eine Mehrzahl von Laserdioden angeordnet sein. Die Anordnung der Leuchtdioden kann also die Form beziehungs weise das Seitenverhältnis der Lichtaustrittsfläche vorgeben.
Alternativ können in der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle Konvertermittel oder min destens ein Austrittsende eines Lichtleiters oder einer Primäroptik angeordnet sein.
Bei dieser Variante können die Konvertermittel oder beispielsweise die Austrittsfläche einer Primäroptik das Seitenverhältnis der Lichtaustrittsfläche vorgeben.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungs vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die aktive Fläche der digitalen Mikro spiegelvorrichtung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 1.
In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die abgebildete Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung ist insbesondere ein Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine ledig lich schematisch angedeutete Lichtquelle 1 mit einer Lichtaustrittsfläche 2, aus der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung Licht 3 austritt. Die Lichtquelle 1 kann beispiels weise eine oder mehrere Leuchtdioden (LED) oder eine oder mehrere Laserdioden umfassen. Die Lichtaustrittsfläche 2 kann dann beispielsweise von einer Mehrzahl von Leuchtdioden gebildet werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Lichtaustrittsfläche 2 von Konvertermit teln zur Erzeugung weißen Lichts oder von der Auskoppelfläche einer Primäroptik, wie beispielsweise dem Austrittsende eines Lichtleiters oder den Austrittsenden mehrerer Lichtleiter gebildet wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine lediglich schematisch angedeute te digitale Mikrospiegelvorrichtung 4, die insbesondere als handelsüblicher DMD-Chip ausgebildet ist. In an sich bekannter Weise weist die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 eine Vielzahl von nicht abgebildeten Spiegelelementen auf. Die Spiegelelemente sind dabei auf einer aktiven Fläche 5 der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 in einem zweidimensionalen Array angeordnet. Ein jedes der Spiegelelemente kann einzeln oder in Gruppen zwischen mindestens zwei stabilen Zuständen hin und her bewegt werden. Dank der selektiven Ansteuerung jedes einzelnen Spiegelelements der digita len Mikrospiegelvorrichtung ist eine Segmentierung des einfallenden Lichts 3 möglich.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Beleuchtungsoptik 6, die zwischen der Lichtaustrittfläche 2 der Lichtquelle 1 und der aktiven Fläche 5 der digitalen Mikro spiegelvorrichtung 4 angeordnet ist. Die Beleuchtungsoptik 6 ist schematisch als ein fache Linse dargestellt, kann aber durchaus aus mehreren Linsen oder Reflektoren oder Kombination daraus bestehen. Das Licht 3 trifft unter einem Beleuchtungswinkel a zur Normalen auf die aktive Fläche 5 der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 auf, der im abgebildeten Ausführungsbeispiel bei a = 24° liegt. Der Winkel a kann durchaus größer oder kleiner sein. Die Spiegelelemente der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 können einen ersten Zu stand einnehmen, der bei einem DMD-Chip On-State genannt wird. In dem ersten Zu stand ist das jeweilige Spiegelelement beispielsweise um einen Winkel von +12° ge genüber der Normalen auf der aktiven Fläche 5 beziehungsweise der Horizontalen in Fig. 1 verkippt. Das in diesem ersten Zustand reflektierte Licht 3‘ bewegt sich in Rich tung der Normalen auf der aktiven Fläche 5 der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Auskoppeloptik 7, die beispiels weise als eine Projektionsoptik ausgebildet ist. Die Auskoppeloptik 7 ist schematisch als einfache Linse dargestellt, kann aber durchaus aus mehreren Linsen oder Reflek toren oder Kombination daraus bestehen. Diejenigen Spiegelelemente, die sich in dem ersten Zustand befinden, reflektieren das einfallende Licht 3 so, dass es als re flektiertes Licht 3‘ durch die Auskoppeloptik 7 aus der Beleuchtungsvorrichtung aus- tritt.
Weiterhin können die Spiegelelemente der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 einen zweiten Zustand einnehmen, der bei einem DMD-Chip Off-State genannt wird. In dem zweiten Zustand ist das jeweilige Spiegelelement beispielsweise um einen Winkel von -12° gegenüber der Normalen auf der aktiven Fläche 5 beziehungsweise der Horizon talen in Fig. 1 verkippt. Das in diesem zweiten Zustand reflektierte Licht 3“ schließt mit der Normalen auf der aktiven Fläche 5 der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 einen Winkel von -2a beziehungsweise im abgebildeten Ausführungsbeispiel einen Winkel von -48° ein.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin einen schematisch angedeuteten Ab sorber 8. Das unter einem Winkel von -2a zur Normalen reflektierte Licht 3“ wird bei der in Fig. 1 abgebildeten Ausführungsform in den Absorber 8 reflektiert. Dieses Licht 3“ kann somit nicht aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten.
Bei einem handelsüblichen DMD-Chip gibt es in der Regel auch einen Flat-State ge nannten dritten Zustand. In dem dritten Zustand ist das Spiegelelement 4 nicht ge- genüber der Horizontalen in Fig. 1 verkippt. Der Flat-State wird in der in Fig. 1 abge bildeten Ausführungsform nicht genutzt. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, Ausführungsformen der Erfindung vorzusehen, bei denen auch der dritte Zustand ge nutzt wird.
Aus Fig. 2 und Fig. 3 ist ersichtlich, dass die aktive Fläche 5 der digitalen Mikrospie gelvorrichtung 4 und die Lichtaustrittsfläche 2 der Lichtquelle 1 rechteckig ausgebildet sind. Fig. 2 zeigt zur Verdeutlichung die Höhe IIDMD und die Breite ÖDMD der aktiven Fläche 5 der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4. Fig. 3 zeigt zur Verdeutlichung die Höhe hL und die Breite bi_ der Lichtaustrittsfläche 2 der Lichtquelle 1 .
Bei der Beleuchtungsvorrichtung sind das Seitenverhältnis der aktiven Fläche 5 der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 einerseits und das Seitenverhältnis der Lichtaus trittsfläche 2 der Lichtquelle 1 andererseits unter Berücksichtigung des Beleuchtungs winkels a aufeinander abgestimmt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass für das Seitenverhältnis der Lichtaustrittsfläche 2 der Lichtquelle 1 und für das Seitenver hältnis der aktiven Fläche 5 der digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 gilt:
Figure imgf000009_0001
Bei einem Seitenverhältnis hDMD/bDMD der aktiven Fläche 5 der digitale Mikrospiegel vorrichtung 4 von beispielsweise 9:16 und einem Beleuchtungswinkel a von 24° ergibt sich dann ein Seitenverhältnis hL/bi_ der Lichtaustrittsfläche 2 der Lichtquelle 1 von etwa 9,9:16. Ein eventueller Abbildungsmaßstab der Beleuchtungsoptik 6 bleibt hier bei unberücksichtigt.
Die Anpassung des Seitenverhältnisses der Lichtaustrittsfläche 2 der Lichtquelle 1 an das mit cos a multiplizierte Seitenverhältnis der aktiven Fläche 5 der digitale Mikro spiegelvorrichtung 4 führt dazu, dass die aktive Fläche 5 gleichmäßig ausgeleuchtet werden kann, wobei ein Overfill in einer Richtung oder eine unvollständige Ausleuch tung in der dazu senkrechten Richtung nicht auftritt. Bezugszeichenliste
1 Lichtquelle
2 Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle
3 Von der Lichtaustrittsfläche ausgehendes Licht 3’, 3” Von der aktiven Fläche reflektiertes Licht
4 Digitale Mikrospiegelvorrichtung
5 Aktive Fläche der digitalen Mikrospiegelvorrichtung
6 Beleuchtungsoptik
7 Auskoppeloptik
8 Absorber
hL Höhe der Lichtaustrittsfläche
bi_ Breite der Lichtaustrittsfläche
hoMD Höhe der aktiven Fläche
ÖDMD Breite der aktiven Fläche
a Beleuchtungswinkel

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Scheinwerfer Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Scheinwerfer, umfassend
- eine Lichtquelle (1 ) mit einer Lichtaustrittsfläche (2), aus der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung Licht (3) austritt,
- eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (4) mit einer aktiven Fläche (5), auf der eine Mehrzahl von Spiegelelementen angeordnet sind, die im Betrieb des Scheinwerfers auf sie auftreffendes, von der Lichtaustrittsfläche (2) der Lichtquelle (1 ) ausgehendes Licht (3) zumindest teilweise so reflektie ren, das es aus dem Scheinwerfer austritt, wobei das von der Lichtaus trittsfläche (2) der Lichtquelle (1 ) ausgehende Licht (3) unter einem Be leuchtungswinkel (a) größer 0° und kleiner 90° zur Normalen auf die akti ve Fläche (5) der digitalen Mikrospiegelvorrichtung (4) auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (2) an die Größe des Beleuchtungswinkels (a) angepasst ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis der Ausdehnung der Lichtaustrittsfläche (2) in zwei zueinan der senkrechen Richtungen an die Größe des Beleuchtungswinkels (a) an gepasst ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis der Ausdehnung der Lichtaustrittsflä che (2) der Lichtquelle (1 ) und für das Verhältnis der Ausdehnung der aktiven Fläche (5) der digitale Mikrospiegelvorrichtung (4) in zwei zueinander senk rechen Richtungen gilt:
Figure imgf000011_0001
wobei hL die Abmessung der Lichtaustrittsfläche in der ersten Richtung ist, bi_ die Abmessung der Lichtaustrittsfläche in der zweiten Richtung ist, hDMD die Abmessung der aktiven Fläche in der ersten Richtung ist, büMD die Abmessung der aktiven Fläche in der zweiten Richtung ist, und a der Beleuchtungswinkel ist.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtaustrittfläche (2) der Lichtquelle (1 ) und der aktiven Fläche (5) der digitalen Mikrospiegelvorrichtung (4) keine anamorphotische Optik angeordnet ist.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Beleuchtungsoptik (6) umfasst, die zwischen der Lichtaustrittfläche (2) der Lichtquelle (1 ) und der aktiven Fläche (5) der digitalen Mikrospiegelvorrichtung (4) angeordnet ist.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Auskoppeloptik (7) umfasst, die im Strahlengang zwischen der digitalen Mikrospiegelvorrichtung (4) und einer Austrittsöffnung der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, wobei zumindest Teile des von der digitalen Mikrospiegelvorrichtung reflek tierten Lichts (3‘) von der Auskoppeloptik (7) aus der Beleuchtungsvorrich tung ausgekoppelt werden.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtaustrittsfläche (2) der Lichtquelle (1 ) ausgehende Licht (3) unter einem Beleuchtungswinkel (a) größer 10° und kleiner 60° zur Normalen auf die aktive Fläche (5) der digitalen Mikrospiegel vorrichtung (4) auftrifft, insbesondere unter einem Beleuchtungswinkel (a) zwischen 24° und 48°.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Lichtquelle (1 ) mindestens eine Leuchtdiode oder mindestens eine Laserdiode umfasst.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lichtaustrittsfläche (2) der Lichtquelle (1 ) eine Mehrzahl von Leuchtdioden oder eine Mehrzahl von Laserdioden angeordnet sind.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lichtaustrittsfläche (2) der Lichtquelle (1 ) Konver termittel oder mindestens ein Austrittsende eines Lichtleiters oder einer Pri märoptik angeordnet sind.
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