CN110296374B - 优化冷却的配备有微镜矩阵的照明模块 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆(1)的前照灯(2)的照明模块(3)，该照明模块包括：‑第一区域(Z1)，该第一区域包括至少一个光源(22’)和微镜矩阵(24)；‑第二区域(Z2)，该第二区域包括第一散热器(26)，用于消散由所述光源(22’)产生的热；‑第三区域(Z3)，该第三区域包括第二散热器(27)，用于消散由所述微镜矩阵(24)产生的热；‑至少一个气流产生装置(31’、32’)，用于在第一区域(Z1)、第二区域(Z2)和第三区域(Z3)中产生气流，第一区域(Z1)、第二区域(Z2)和第三区域(Z3)是彼此不同的，第一区域(Z1)竖直地布置在第二区域(Z2)和第三区域(Z3)之间，第一区域(Z1)包括出气口(30)。

Description

优化冷却的配备有微镜矩阵的照明模块

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的前照灯的照明模块，该照明模块包括微镜矩阵。本发明还涉及一种包括这种照明模块的用于机动车辆的前照灯。本发明还涉及一种包括这种前照灯或这种照明模块的机动车辆。

背景技术

对于机动车辆的照明，已知使用包括光源和微镜矩阵的照明模块。微镜矩阵是一种机电微***，该机电微***包括多个微镜，这些微镜都围绕同一个轴线移动并且可以呈现至少两个不同的取向。根据其第一取向，微镜在照明场中将光线传出照明模块。根据其第二取向，光线偏离照明场并且被照明模块的结构吸收。每个微镜的取向可以通过静电力的作用被单独地控制。照明模块包括连接到电子控制单元的控制电路。电子控制单元向每个微镜发射控制电流以限定他们的取向。

这种前照灯使得可以在车辆的前方构成并投射复杂的图像。因此，前照灯用于产生不同的功能，例如对直接位于车辆周围的行人的安全性有用的信息的投射，或者再例如避免其他驾驶员目眩的道路照明功能。

在其操作中，这种照明模块可能被相当大地加热。过度加热会导致微镜矩阵或其控制电路的故障甚至破坏。为了冷却微镜矩阵，已知使用与风扇相关联的散热器。然而，这些冷却装置不足以使照明模块保持在破坏性温度以下。

发明内容

本发明的目的是提供一种照明模块，其弥补了上述缺点并且改进了现有技术中已知的照明模块。特别地，本发明使得可以制造一种紧凑、易于实现并且限制光源、微镜矩阵及其相应控制电路的加热的照明模块。

本发明涉及一种用于机动车辆的前照灯的照明模块，该照明模块包括：

-第一区域，该第一区域包括至少一个光源和微镜矩阵；

-第二区域，该第二区域包括第一散热器，该第一散热器可以消散由所述至少一个光源产生的热；

-第三区域，该第三区域包括第二散热器，该第二散热器可以消散由微镜矩阵产生的热；

-至少一个气流产生装置，该气流产生装置用于在第一区域、第二区域和第三区域中产生气流，

第一区域、第二区域和第三区域是彼此不同的，第一区域竖直地布置在第二区域和第三区域之间，第一区域包括出气口。

第一区域的出气口可以经由照明模块的顶面向上取向。作为变型，该出气口可以向下、或者向侧面、或者向照明模块的后部取向。

出气口可以包括穿过第二区域的至少一个通风口，特别是在第一散热器的两侧穿过第二区域的两个通风口。

所述至少一个通风口可以竖直地取向并且可以朝向照明模块的后部倾斜。

第二区域可以布置在第一区域的上方。第三区域可以布置在第一区域的下方。

第一区域可以至少部分地由支撑所述至少一个光源的第一电路板和/或第一散热器的基部来与第二区域划界。第一区域可以至少部分地由支撑微镜矩阵的第二电路板和/或第二散热器的基部来与第三区域划界。

照明模块可以包括投影光学器件，投影光学器件能够引导由微镜矩阵、第一区域和/或第二区域反射的光线，该第二区域包括在投影光学器件上方的出气口。

第二区域和/或第三区域可以包括朝向前部的出气口。

第一区域和/或第二区域和/或第三区域可以包括来自后部的进气口。

气流产生装置可以包括至少一个风扇，特别是至少两个风扇。

照明模块可以包括仅能够在第一区域和第三区域中产生气流的第一风扇和仅能够在第二区域中产生气流的第二风扇。

所述两个风扇可以上下平行地布置。

所述至少一个光源可以包括至少一个发光二极管。

本发明还涉及一种前照灯，该前照灯包括如前所限定的照明模块。

本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括如前所限定的照明模块或如前所限定的前照灯。

附图说明

本发明的这些目的、特征和优点将在下面结合附图以非限制性方式给出的特定实施例的描述中详细说明，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的机动车辆的示意图；

图2是根据本发明的实施例的照明模块的上部等距视图；

图3是根据本发明的实施例的照明模块的前部等距视图；

图4是根据本发明的实施例的照明模块的轮廓的截面示意图；

图5是根据本发明的实施例的照明模块的截面等距视图；

图6是根据本发明的实施例的照明模块的后部等距视图；

图7是根据本发明的实施例的没有其保护壳体的照明模块的等距视图；

图8是根据本发明的实施例的第一散热器的上部等距视图；

图9是根据本发明的实施例的第二散热器的下部等距视图。

具体实施方式

在整个附图和描述中，左和右是根据车辆驾驶员的视点来限定的。轴线X表示车辆的纵向轴线。向前并且在直线上行进，车辆在平行于其纵向轴线的方向上从后向前前进。轴线X从车辆的前部向后部取向，也就是说在逆行方向上。轴线Y表示车辆的横向轴线。轴线Y从左向右取向。轴线Z表示与轴线X和轴线Y成直角的轴线。当车辆站立在水平地面上时，轴线Z是竖直轴线。轴线Z从底部向顶部取向。轴线X、Y和Z形成直接正交参考系。在整个附图和描述中，认为车辆站立在水平地面上。而且，出于简化描述的目的，即使在考虑到车辆外部时，通过参考车辆限定的该相同参考系也将用于照明模块，因为其旨在根据特定取向安装在车辆上。

图1示出了设置有根据本发明的实施例的前照灯2的机动车辆1。该车辆可以是任何类型的，例如其可以是私人车辆、多用途车辆或卡车。前照灯2布置在车辆的前部，但是同样可以安装在车辆的后部。前照灯使得可以照亮道路、被其他驾驶员看到和/或投射到地面图像上，以向驾驶员或他或她的环境提供信息。前照灯2包括根据本发明的实施例的照明模块3。

图2和图3示出了照明模块3。照明模块3包括壳体10，该壳体10形成整体平行六面体形式的保护套。照明模块3还包括各种电连接器4，该电连接器4使得可以将照明模块电连接到嵌入车辆中的电子控制单元。可以具有任意数量的这些连接器，并且这些连接器能够具有任何形式。

照明模块3包括朝向前方取向的投影光学器件21，光线可以通过该投影光学器件21发射。壳体10包括第一前端孔11，该第一前端孔11位于投影光学器件21上方、旨在用于气流的出口、基本上平行于纵向轴线取向。该第一前端孔具有整体矩形形式，矩形的长边平行于横向轴线。壳体10还包括第二前端孔12，该第二前端孔12位于投影光学器件21的下方、同样旨在用于气流的出口、基本上纵向地取向。该第二前端孔12特别在图3中可见：其实际上包括五个彼此横向定位的窗口。最后，壳体还包括位于壳体10的顶部上的两个顶部孔13，该顶部孔13同样旨在用于气流的出口。这些不同孔的形式可以是不同的，根据下面将详述的操作，只要他们允许空气在壳体10的内部和外部之间穿过即可。

参考图4和图5，照明模块3包括彼此不同的三个区域Z1、Z2、Z3。这三个区域对应于照明模块的互补体积。第一区域Z1一方面包括连接到第一电路板23的发光二极管22，另一方面包括连接到第二电路板25的微镜矩阵24。两个电路板23、25可以包括驱动器或电子部件，使得可以分别控制发光二极管22的接通和微镜矩阵24的激活。第一区域Z1还包括投影光学器件21。因此，第一区域是光和光从前照灯向外扩散的产生部位。第二区域Z2包括能够消散由发光二极管产生的热的第一散热器26。第三区域Z3包括能够消散由微镜矩阵12产生的热的第二散热器27。参照竖直轴线，第二区域Z2布置在第一区域Z1的上方，并且第三区域Z3布置在第一区域Z1的下方。因此，第一区域在竖直方向上布置在第二区域Z2和第三区域Z3之间。

第一区域Z1包括出气口30，该出气口30经由照明模块的顶面向上取向并且与壳体的顶部孔13重合。第二区域Z2包括出气口34，该出气口34朝向照明模块的前部取向并且与壳体的第一前端孔11重合。第三区域Z3包括出气口35，该出气口35朝向照明模块的前部取向并且与壳体的第二前端孔12重合。如上所述，这些区域是不同的，并且他们各自的空气出口是不同的。

第一区域Z1沿着第一电路板23在其中延伸的第一平面与第二区域Z2划界。该第一平面相对于水平面向前且向上倾斜，如图4和图5所示。第一区域Z1沿着第二电路板25在其中延伸的第二平面与第三区域Z3划界。该第二平面基本上是水平的。因此，第一区域Z1包括整体梯形形式的横截面。梯形的小底部位于照明模块的后侧，以及梯形的大底部位于前侧。

发光二极管22是光源22’。作为变型，发光二极管可以由任何其他形式的光源代替，例如白炽灯。照明模块可以包括任意数量的发光二极管或任何其他形式的光源。

照明模块3包括准直透镜28和光学棱镜29，两者都位于第一区域Z1中。准直透镜28和光学棱镜29夹设在发光二极管22和微镜矩阵24之间，以便形成光束并将该光束朝向微镜矩阵24引导。投影光学器件21位于微镜矩阵24的下游并且包括串联的若干透镜。

微镜矩阵24是机电微***，其包括多个平面微镜，这些平面微镜都可以独立地围绕同一个轴线移动。微镜可以呈现两种不同的取向。每个微镜的取向可以通过静电力的作用被单独地控制。微镜矩阵具有矩形形式，并且在其宽度上可以包括数百个微镜并且在其长度上可以包括数百个微镜。根据称为活动取向的第一取向，微镜将从发光二极管产生的光线朝向投影光学器件21反射。根据称为非活动取向的第二取向，微镜不将从发光二极管产生的光线朝向投影光学器件反射。微镜矩阵接收命令，该命令限定哪些微镜根据第一取向来取向以及哪些微镜根据第二取向来取向。因此，每个微镜限定图像的像素：因此微镜矩阵不仅可以用于获得标准化的照明，而且可以用于投射复杂的图像。微镜矩阵结合在较大尺寸的芯片中。该芯片结合在第二电路板25中。为了保证正确操作，芯片和微镜矩阵的温度不应超过阈值温度。

第一散热器26和第二散热器27是用于通过热传导散热的装置。每个散热器优选地由导热的材料(例如铝或铜)以仅单个部件的形式制成。散热器优选地包括尽可能大的空气交换表面。

第一散热器26特别在图7和图8中可见。第一散热器包括紧压在第一电路板23上的基部26A。基部26A具有整体矩形形式并且其表面大于第一电路板23的表面。除了第一电路板之外，基部26A还可以将第一区域Z1与第二区域Z2物理地分开。第一散热器26还包括一组整体竖直向上延伸的柱26B。柱26B形成矩形外部形式的网格，其第一边平行于纵向轴线X延伸，第二边平行于横向轴线Y延伸。这组柱26B由纵向且竖直地延伸的两个侧翼26C左右包围。

特别是在图9中可见的第二散热器27与第二电路板25接触。第二散热器包括平行于第二电路板25延伸的基部27A。第二散热器还包括整体平行六面体形式且从基部27A的顶面向上延伸的主体27D。该主体紧压在包含微镜矩阵24的芯片上，以便将由微镜矩阵24产生的热传导到所有第二散热器27中。第二散热器27还包括一组柱27B，该柱27B从基部27A总体竖直地向下延伸。柱27B形成矩形外部形式的网格，其第一边平行于纵向轴线X延伸，第二边平行于横向轴线Y延伸。这组柱27B由纵向且竖直地延伸的两个侧翼27C左右包围。

可以具有任意数量的柱26B、27B。作为变型，柱可以由翅片代替，该翅片平行于旨在穿过散热器的气流、也就是说平行于纵向轴线X取向。

两个通风口30A、30B布置在第一散热器26的两侧。这两个通风口使得可以将第一区域Z1与照明模块的外侧连接。因此，两个通风口构成第一区域Z1的出气口30。两个通风口在第一散热器26的两侧穿过第二区域Z2。两个通风口竖直地延伸并且基本上朝向照明模块的后部倾斜。换言之，通风口30A、30B的轴线与竖直轴线形成非零角度。两个通风口一方面在第一区域Z1中形成在第一区域的高点处，也就是说在形成第一区域Z1的横截面的梯形的大底部一侧、在第一区域和第二区域之间的分离平面的水平处。另一方面，两个通风口30A、30B面向壳体10的两个顶部孔13形成。通风口具有椭圆形截面，但作为变型，可以具有任何其他形式的截面。作为变型，这些通风口的数量也可以不同。照明模块可以仅包括单个通风口或者多于两个通风口。有利地，两个通风口和第一散热器形成同一个部件。

参照图6，照明模块3还包括两个风扇31、32，这两个风扇布置在照明模块的后部并且能够在三个区域Z1、Z2和Z3中的每一个区域中产生气流。更具体地，第一风扇31布置成仅在第一区域Z1和第三区域Z3中产生气流，并且第二风扇32布置成仅在第二区域Z2中产生气流。因此，与发光二极管22相关联的第一散热器26受益于专用风扇，该专用风扇允许特别有效地冷却发光二极管。两个风扇31、32竖直地上下布置。有利地，两个风扇可以是相同的或者至少具有基本相同的外部形式。他们均包括至少一个旋转叶片31A、32A和能够驱动叶片旋转的电动机。照明模块包括位于每个风扇的后部的进气口33，通过该进气口33可以将新鲜空气吸入到照明模块中。作为变型，每个风扇可以由任何其他气流产生装置31’、32’代替。特别是，两个风扇可以被一个更强的风扇取代。

当风扇运转时，每个区域Z1、Z2和Z3中的气流基本上从后向前纵向地取向。穿过三个区域Z1、Z2、Z3的气流是独立的。气流不混合。然而，三个区域Z1、Z2、Z3不一定需要相对于彼此完全密闭，而是可以在区域之间存在空气泄漏，只要这些泄露与穿过每个区域的气流相比保持最小即可。

第一区域Z1中的气流在图4和图7中由第一箭头F1表示。第一区域Z1中的气流由第一风扇产生，并且在第一电路板和第二电路板之间引导。气流通过对流冷却发光二极管22和微镜矩阵24，然后通过与壳体的两个顶部孔13连接的两个通风口30A、30B向上排出。注意，因为两个通风口从第一区域Z1的最顶部延伸，所以即使当第一风扇不运转时，比冷空气轻的热空气将趋于通过两个通风口从第一区域排出。比冷空气轻的热空气将趋于通过两个通风口自然地离开，以留出空间，从而使较冷的空气通过照明模块的后部的进气口33进入。因此，第一区域Z1的结构有利于第一区域Z1的最小自然冷却。该现象被添加到第一风扇31的贡献，以使冷却最佳。

在图4和图7中由第二箭头F2表示的第二区域Z2中的气流穿过第一散热器并且通过壳体10的第一前端孔11从前照灯发出。通过第一风扇吸入的新鲜空气穿过第一散热器，围绕柱26B滑动。第二区域中的气流在两个侧翼26C、基部26A和壳体10的顶侧之间侧向引导。在新鲜空气和较热的散热器之间进行热交换。该热交换有助于降低第一散热器26以及因此第一电路板23和发光二极管22的温度。

在图4和图7中由第三箭头F3表示的第三区域Z3中的气流穿过第二散热器27并且通过壳体10的第二前端孔12从前照灯发出。第三区域Z3中的气流的第一部分在第二电路板25和第二散热器27的基部27A之间循环。第三区域Z3中的气流的第二部分穿过第二散热器27，围绕其柱27B滑动。该第二部分在侧翼27C、基部27A和壳体10的底侧之间引导。在新鲜空气和较热的散热器之间进行热交换。该热交换有助于降低第二散热器27以及因此第二电路板25和微镜矩阵24的温度。气流穿过壳体的第二前端开口12从第三区域Z3发出。

当发光二极管发射光线时，光线在到达微镜矩阵24之前首先穿过准直透镜28然后穿过光学棱镜29。如果光线到达活动取向的微镜，则其被朝向光学棱镜29反射，光线从光学棱镜29开始将朝向投影光学器件21偏转。光线然后穿过形成投影光学器件的不同透镜，并且因此从前照灯向前发出以照亮道路或车辆的环境。这样的路径由图4中的虚线R1表示。如果光线到达非活动取向的微镜，则其偏离投影光学器件21并且不参与道路或车辆环境的照明。如果杂散光线通过通风口30A、30B中的一个通风口离开照明模块，例如沿着图4中的线R2所示的路径，则其也不参与道路或车辆环境的照明，因为通风口向后倾斜。因此，通风口的向后倾斜避免了可能穿过通风口30A、30B从照明模块以杂散方式射出的光线可见。

当然，本发明不限于所描述的实施例。特别地，作为变型，第一区域Z1的出气口30(其可以是一个或更多个通风口30A、30B的形式)可以不是向上而是在右侧和/或左侧或向下甚至朝向照明模块3的后部形成。有利地，在所有情况下，出气口有利地基本上朝向后部倾斜，以避免通过穿过出气口使得在车辆前方可见杂散光线。

借助于本发明，获得了一种照明模块，其中使气流不仅围绕散热器而且围绕光源22’和微镜矩阵循环。气流是独立的，这使得可以获得特别有效的冷却。与已知的灯模块相比，光源的温度可以降低约10℃，以及微镜矩阵的温度可以降低约5℃，从而提高这些部件的寿命和可靠性。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆(1)的前照灯(2)的照明模块(3)，其特征在于，所述照明模块包括：

-第一区域(Z1)，所述第一区域包括至少一个光源(22’)和微镜矩阵(24)；

-第二区域(Z2)，所述第二区域包括第一散热器(26)，所述第一散热器能够消散由所述至少一个光源(22’)产生的热；

-第三区域(Z3)，所述第三区域包括第二散热器(27)，所述第二散热器能够消散由所述微镜矩阵(24)产生的热；

-至少一个气流产生装置(31’、32’)，所述气流产生装置用于在所述第一区域(Z1)、所述第二区域(Z2)和所述第三区域(Z3)中产生气流，

所述第一区域(Z1)、所述第二区域(Z2)和所述第三区域(Z3)是彼此不同的，所述第一区域(Z1)竖直地布置在所述第二区域(Z2)和所述第三区域(Z3)之间，所述第一区域(Z1)包括出气口(30)，

其中，所述照明模块包括仅能够在所述第一区域(Z1)和所述第三区域(Z3)中产生气流的第一风扇(31)和仅能够在所述第二区域(Z2)中产生气流的第二风扇(32)。

2.根据权利要求1所述的照明模块(3)，其特征在于，所述第一区域(Z1)的所述出气口(30)经由所述照明模块的顶面向上取向。

3.根据权利要求1或2所述的照明模块(3)，其特征在于，所述出气口(30)包括穿过所述第二区域(Z2)的至少一个通风口(30A、30B)。

4.根据权利要求3所述的照明模块(3)，其特征在于，两个通风口(30A、30B)在所述第一散热器(26)的两侧穿过所述第二区域(Z2)。

5.根据权利要求4所述的照明模块(3)，其特征在于，所述至少一个通风口(30A、30B)竖直地取向并且朝向所述照明模块(3)的后部倾斜。

6.根据权利要求1或2所述的照明模块(3)，其特征在于，所述第一区域(Z1)的所述出气口(30)朝向所述照明模块(3)的后部倾斜。

7.根据权利要求1或2所述的照明模块(3)，其特征在于，所述第二区域(Z2)布置在所述第一区域(Z1)的上方，并且所述第三区域(Z3)布置在所述第一区域(Z1)的下方。

8.根据权利要求1或2所述的照明模块(3)，其特征在于，所述第一区域(Z1)至少部分地由支撑所述至少一个光源(22’)的第一电路板(23)和/或由所述第一散热器(26)的基部(26a)来与所述第二区域(Z2)划界，并且/或者

其特征在于，所述第一区域(Z1)至少部分地由支撑所述微镜矩阵(24)的第二电路板(25)和/或所述第二散热器(27)的基部(27a)来与所述第三区域(Z3)划界。

9.根据权利要求1或2所述的照明模块(3)，其特征在于，所述照明模块包括投影光学器件(21)，所述投影光学器件能够引导由所述微镜矩阵(24)、所述第一区域(Z1)和/或所述第二区域(Z2)反射的光线，所述第二区域(Z2)包括在所述投影光学器件上方的出气口。

10.根据权利要求1或2所述的照明模块(3)，其特征在于，所述第二区域(Z2)和/或所述第三区域(Z3)包括朝向前部的出气口(34、35)。

11.根据权利要求1或2所述的照明模块(3)，其特征在于，所述第一区域(Z1)和/或所述第二区域(Z2)和/或所述第三区域(Z3)包括来自后部的进气口(33)。

12.根据权利要求1所述的照明模块(3)，其特征在于，两个风扇(31、32)上下平行地布置。

13.根据权利要求12所述的照明模块(3)，其特征在于，所述至少一个光源(22’)包括至少一个发光二极管(22)。

14.一种前照灯(2)，包括根据权利要求1至13中任一项所述的照明模块(3)。

15.一种机动车辆(1)，其特征在于，所述机动车辆包括根据权利要求1至13中任一项所述的照明模块(3)或根据权利要求14所述的前照灯(2)。

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