EP3411625A1 - Lighting unit for a motor vehicle - Google Patents

Lighting unit for a motor vehicle

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EP3411625A1
EP3411625A1 EP17702755.4A EP17702755A EP3411625A1 EP 3411625 A1 EP3411625 A1 EP 3411625A1 EP 17702755 A EP17702755 A EP 17702755A EP 3411625 A1 EP3411625 A1 EP 3411625A1
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EP
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cooling
heat sink
lighting unit
sink
unit
Prior art date
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EP17702755.4A
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Matthias Mayer
Markus REINPRECHT
Stefan MITTERLEHNER
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ZKW Group GmbH
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ZKW Group GmbH
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Publication date
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Publication of EP3411625A1 publication Critical patent/EP3411625A1/en
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    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
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    • F21S41/67—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/42—Forced cooling
    • F21S45/43—Forced cooling using gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/42—Forced cooling
    • F21S45/46—Forced cooling using liquid
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    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting unit for a motor vehicle, which comprises a light module and a mirror module, wherein the mirror module is adapted to reflect the light emission generated by the light module in the emission direction of the lighting unit.
  • the photograph in the sense used corresponds to a projection onto a vertical surface in accordance with the relevant standards relating to automotive lighting technology.
  • Lighting units developed that form a variably controllable reflector surface of a plurality of micromirrors and reflect a light emission that generates a light source in the emission of the illumination unit. Such lighting devices are advantageous in vehicle construction in terms of their very flexible light distribution, since the illumination intensity can be controlled individually for each pixel and any
  • Light distributions can be realized, such as a low beam light distribution, a cornering light distribution, a city light distribution, a motorway light distribution, a bend light distribution, a high beam light distribution or the image of glare-free high beam.
  • DLP® Digital Light Processing
  • the light beam is divided into pixels by a rectangular arrangement of movable micromirrors and then reflected pixelwise, either into the projection path or out of the projection path.
  • DMD Digital Micromirror Device
  • a DMD microsystem is a surface light modulator (Spatial Light Modulator, SLM), which consists of matrix-like arranged micro-mirror actuators, that is ver tiltable reflecting surfaces with an edge length of about 16 ⁇ .
  • SLM Surface Light Modulator
  • Each micromirror is individually adjustable in angle and usually has two stable
  • the number of mirrors corresponds to the resolution of the projected image, where a mirror can represent one or more pixels. Meanwhile, DMD chips with high resolutions in the megapixel range are available.
  • the underlying technology for the adjustable individual mirrors is the Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS)
  • the Analog Micromirror Device (AMD) technology has the property of adjusting the individual mirrors in variable mirror positions can.
  • Micromirror device When illuminating the component with light, about 90% of the light is reflected as intended, but about 10% is absorbed by the component as a reflection loss and converted into heat. The efficiency is predominantly determined by the fact that the individual micromirrors have a distance from one another in order to be able to move. The area between each Mikrospiegem is illuminated by the light and thereby heat is absorbed. The heat must be dissipated suitably, for example by a cooling system. In addition, the light which is not reflected in the irradiation direction of the illumination unit must be properly absorbed.
  • An object of the present invention is to provide a lighting unit with a micromirror component and a cooling system which is particularly inexpensive, compact and effective.
  • the light module comprising at least one light source and a first heat sink
  • the mirror module comprising a mirror unit and a second heat sink
  • a cooling system comprising at least one inlet, at least one outlet, at least one duct, at least one flow unit, a cooling medium, a first cooling sink and a second cooling sink, wherein the inlet and outlet are connected by the conduit, and inserting the flow unit into the conduit is to generate a flow of the cooling medium in the conduit and thereby sucks the cooling medium through the inlet and expelled through the outlet, and the first cooling sink is formed by the first heat sink of the light module, and the second cooling sink through the second heat sink of the mirror module is formed, wherein the first cooling sink is arranged downstream of the second cooling sink.
  • the invention makes use of the fact that both the mirror unit and the light source itself are cooled and the advantages according to the invention are achieved by designing a common cooling of these two spatially separate cooling sinks.
  • the selected sequence is particularly suitable, which results in a favorable influence, inter alia, on a longer service life of the electronics.
  • Flow unit is inserted between the first heat sink and the second heat sink in the line.
  • the first heat sink is inserted into the line upstream of the outlet or is arranged downstream of the outlet in such a way that the first heat sink is cooled by the ejected cooling medium.
  • the second heat sink is inserted into the line downstream of the inlet or is arranged in front of the inlet such that the second heat sink is cooled by the suctioned cooling medium.
  • Cooling system passes through the first heat sink of the light module or rests on this. Likewise, when the line of the cooling system through the second heat sink of the mirror module runs or rests on this.
  • both air such as ambient air
  • a fluid eg, cooling fluid or oil
  • a cycle is created for the cooling medium by the inlet and outlet are connected together and another cooling sink in the circuit is inserted. The choice is made after a required cooling capacity, which among other things of the light source used and a required light output and of
  • the line can then as air duct or as
  • the single-circuit design of the cooling system results in cost advantages, a reduced number of system components and a compact design is made possible.
  • a semiconductor light source in the light module in order to reduce the generation of waste heat there and consequently make the cooling system compact and inexpensive.
  • Examples include power LEDs and semiconductor lasers.
  • DMD digital or analog micromirror array
  • AMD digital or analog micromirror array
  • Fig. 1 is a perspective view from the front of an inventive
  • FIG. 2 is a view from above of the illumination unit with the position of section A-A, Fig. 3, the illumination unit in section A-A,
  • Fig. 5 is a rear perspective view of the lighting unit with a second
  • Fig. 6 is a rear perspective view of the lighting unit without the second
  • Fig. 7 is a front perspective view of the cooling system.
  • a lighting unit according to the invention With reference to Fig. 1, an embodiment of the invention will now be explained in more detail.
  • the important for a lighting unit according to the invention parts are shown, it being understood that a lighting unit still many other parts contains, which allow a meaningful use in a headlight in a motor vehicle, in particular a car or motorcycle.
  • FIGS. 1 to 6 show an overview of an illumination unit 1 for a motor vehicle and in different perspectives.
  • the light emission generated by a light module 2 is reflected at a mirror module 3 in the emission direction of the illumination unit.
  • the light module 2 comprises a light source 4, preferably a semiconductor light source, for example a power LED, and a first heat sink 5.
  • the first heat sink 5 and the light source 4 are thermally conductive connected to each other, for example by a direct mechanical contact of these two components.
  • the mirror module 3 comprises a mirror unit 6 and a second heat sink 7.
  • the mirror unit preferably comprises a digital or analog micromirror array (AMD, analogue micro mirror device or DMD, digital micro mirror device).
  • AMD analogue micro mirror device
  • DMD digital micro mirror device
  • the second heat sink 7 and the mirror unit 6 are thermally conductive connected to each other, for example, by a direct mechanical contact of these two components.
  • a cooling system 8 is arranged in the lighting unit 1, which comprises an inlet 9, an outlet 10, a line 11, a flow unit 12, a cooling medium, in this case ambient air, a first cooling sink and a second cooling sink.
  • the inlet 9 and the outlet 10 are connected by the conduit 11, and the
  • Flow unit 12 in this embodiment a fan, is inserted in conduit 11 to create a flow of cooling medium in conduit 11.
  • Light module 2 is formed, and the second cooling sink is formed by the second heat sink 7 of the mirror module 3, wherein the first cooling sink is arranged downstream of the second cooling sink.
  • the flow unit 12 is between the first heat sink 5 and the second
  • the second heat sink 7 is arranged in front of the inlet 9 such that the second heat sink 7 is cooled by the sucked cooling medium.
  • the first heat sink 5 of the light module 2 is here from the second heat sink 7 of the
  • FIG. 7 shows a detailed view of the portions of the cooling system 8 of the illumination unit 1. For better understanding, no holder and no imaging optics are shown.

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Abstract

The invention relates to a lighting unit (1) for a motor vehicle, which comprises a light module (2) and a mirror module (3), wherein the mirror module (3) is designed to reflect the light emission produced by the light module (3) in an emission direction of the lighting unit (1), characterized by: the light module (2), which comprises at least one light source (4) and a first heat sink (5), the mirror module (3), which comprises a mirror unit (6) and a second heat sink (7), a cooling system (8), which comprises at least one inlet (9), at least one outlet (10), at least one line (11), at least one flow unit (12), a cooling medium, a first cooling sink, and a second cooling sink, wherein the inlet (9) and the outlet (10) are connected by the line (11), and the flow unit (12) is inserted into the line (11) in order to produce a flow of the cooling medium in the line (11) and sucks in the cooling medium through the inlet (9) and discharges the cooling medium through the outlet (10), and the first cooling sink is formed by the first heat sink (5) of the light module (2) and the second cooling sink is formed by the second heat sink (7) of the mirror module (3), wherein the first cooling sink is arranged downstream of the second cooling sink.

Description

BELEUCHTUNGSEINHEIT FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG  LIGHTING UNIT FOR A MOTOR VEHICLE
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug, die ein Lichtmodul und ein Spiegelmodul umf asst, wobei das Spiegelmodul dazu eingerichtet ist, die von dem Lichtmodul erzeugte Lichtemission in Abstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit zu reflektieren. The invention relates to a lighting unit for a motor vehicle, which comprises a light module and a mirror module, wherein the mirror module is adapted to reflect the light emission generated by the light module in the emission direction of the lighting unit.
Bei der Entwicklung der gegenwärtigen Scheinwerfersysteme steht immer mehr der Wunsch im Vordergrund, ein möglichst hochaufgelöstes Lichtbild auf die Fahrbahn projizieren zu können, das rasch geändert und den jeweiligen Verkehrs-, Straßen- und Lichtbedingungen angepasst werden kann. Der Begriff„Fahrbahn" wird hier zur vereinfachten Darstellung verwendet, denn selbstverständlich hängt es von den örtlichen Gegebenheiten ab, ob sich ein Lichtbild tatsächlich auf der Fahrbahn befindet oder auch darüber hinaus erstreckt. In the development of the current headlamp systems is increasingly the desire in the foreground to project a high-resolution as possible on the road surface, which can be quickly changed and adapted to the respective traffic, road and lighting conditions. The term "roadway" is used here for a simplified representation, because of course it depends on the local conditions, whether a photograph is actually on the road or even beyond.
Prinzipiell entspricht das Lichtbild im verwendeten Sinn einer Projektion auf eine vertikale Fläche entsprechend der einschlägigen Normen, die sich auf die KFZ-Beleuchtungstechnik beziehen. In principle, the photograph in the sense used corresponds to a projection onto a vertical surface in accordance with the relevant standards relating to automotive lighting technology.
Um diesem genannten Bedürfnis zu entsprechen, wurden unter anderem To meet this stated need, among others
Beleuchtungseinheiten entwickelt, die aus einer Mehrzahl von Mikrospiegeln eine variabel ansteuerbare Reflektorfläche bilden und eine Lichtemission, die eine Lichtquelle erzeugt, in Abstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit reflektieren. Derartige Leuchteinrichtungen sind im Fahrzeugbau hinsichtlich ihrer sehr flexiblen Lichtverteilung vorteilhaft, da für jedes Pixel die Beleuchtungsstärke individuell geregelt werden kann und beliebige Lighting units developed that form a variably controllable reflector surface of a plurality of micromirrors and reflect a light emission that generates a light source in the emission of the illumination unit. Such lighting devices are advantageous in vehicle construction in terms of their very flexible light distribution, since the illumination intensity can be controlled individually for each pixel and any
Lichtverteilungen realisiert werden können, wie beispielsweise eine Abblendlicht- Lichtverteilung, eine Abbiegelicht-Lichtverteilung, eine Stadtlicht-Lichtverteilung, eine Autobahnlicht-Lichtverteilung, eine Kurvenlicht-Lichtverteilung, eine Fernlicht- Lichtverteilung oder der Abbildung von blendfreiem Fernlicht. Light distributions can be realized, such as a low beam light distribution, a cornering light distribution, a city light distribution, a motorway light distribution, a bend light distribution, a high beam light distribution or the image of glare-free high beam.
Für die Mikrospiegelanordnung kommt die sogenannte Digital Light Processing (DLP®) Projektionstechnik zur Anwendung, bei der Bilder erzeugt werden, indem ein digitales Bild auf einen Lichtstrahl aufmoduliert wird. Dabei wird durch eine rechteckige Anordnung von beweglichen Mikrospiegeln der Lichtstrahl in Pixel zerlegt und anschließend pixelweise entweder in den Projektionsweg hinein oder aus dem Projektionsweg hinaus reflektiert. Basis für diese Technik bildet ein Bauteil, das eine rechteckige Anordnung in Form einer Matrix von Spiegeln und deren AnSteuerungstechnik enthält und als„Digital Micromirror Device" (DMD) bezeichnet wird. For the micromirror arrangement, the so-called Digital Light Processing (DLP®) projection technique is used, in which images are generated by modulating a digital image onto a light beam. In this case, the light beam is divided into pixels by a rectangular arrangement of movable micromirrors and then reflected pixelwise, either into the projection path or out of the projection path. The basis for this technique is a component that contains a rectangular array in the form of a matrix of mirrors and their control technology and is referred to as "Digital Micromirror Device" (DMD).
Bei einem DMD-Mikrosystem handelt es sich um einen Flächenlichtmodulator (Spatial Light Modulator, SLM), der aus matrixförmig angeordneten Mikrospiegelaktoren, das heißt ver kippbar spiegelnden Flächen mit einer Kantenlänge von etwa 16 μηι besteht. Die In a DMD microsystem is a surface light modulator (Spatial Light Modulator, SLM), which consists of matrix-like arranged micro-mirror actuators, that is ver tiltable reflecting surfaces with an edge length of about 16 μηι. The
Bewegung wird durch die Kraftwirkung elektrostatischer Felder hervorgerufen. Jeder Mikrospiegel ist im Winkel einzeln verstellbar und weist in der Regel zwei stabile Movement is caused by the force of electrostatic fields. Each micromirror is individually adjustable in angle and usually has two stable
Endzustände auf, zwischen denen innerhalb einer Sekunde bis zu 5000 mal gewechselt werden kann. Die Anzahl der Spiegel entspricht der Auflösung des projizierten Bilds, wobei ein Spiegel ein oder mehrere Pixel darstellen kann. Mittlerweile sind DMD-Chips mit hohen Auflösungen im Megapixel-Bereich erhältlich. Die den verstellbaren Einzelspiegeln zugrunde liegende Technologie ist die Micro-Electro-Mechanical-Systems-(MEMS) End states between which can be changed within a second up to 5000 times. The number of mirrors corresponds to the resolution of the projected image, where a mirror can represent one or more pixels. Meanwhile, DMD chips with high resolutions in the megapixel range are available. The underlying technology for the adjustable individual mirrors is the Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS)
Technologie. Technology.
Während die DMD-Technologie zwei stabile Spiegel-Zustände aufweist, und durch eine Modulation zwischen den beiden stabilen Zuständen die Reflexionen eingestellt werden können, weist die„Analog Micromirror Device" (AMD) Technologie die Eigenschaft auf, dass die Einzelspiegel in variablen Spiegelpositionen eingestellt werden können. While the DMD technology has two stable mirror states, and the reflections can be adjusted by modulating between the two stable states, the Analog Micromirror Device (AMD) technology has the property of adjusting the individual mirrors in variable mirror positions can.
Ein wesentlicher Aspekt in der Konzeption eines Fahrzeugscheinwerfers bzw. einer An essential aspect in the design of a vehicle headlight or a
Beleuchtungseinheit mit der DLP®-Technologie ist die notwendige Kühlung des Lighting unit with the DLP® technology is the necessary cooling of the
Mikrospiegel-Bauteils. Bei der Beleuchtung des Bauteils mit Licht wird etwa 90% des Lichts bestimmungsgemäß reflektiert, aber etwa 10% wird als Reflexionsverlust von dem Bauteil aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Der Wirkungsgrad ist überwiegend dadurch bestimmt, dass die einzelnen Mikrospiegel untereinander einen Abstand aufweisen, um beweglich sein zu können. Die Fläche zwischen den einzelnen Mikrospiegem wird von dem Licht angestrahlt und dadurch wird Wärme aufgenommen. Die Wärme muss geeignet abgeführt werden, beispielsweise durch ein Kühlsystem. Zusätzlich muss das Licht, das nicht in Abstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit reflektiert wird, geeignet absorbiert werden. Micromirror device. When illuminating the component with light, about 90% of the light is reflected as intended, but about 10% is absorbed by the component as a reflection loss and converted into heat. The efficiency is predominantly determined by the fact that the individual micromirrors have a distance from one another in order to be able to move. The area between each Mikrospiegem is illuminated by the light and thereby heat is absorbed. The heat must be dissipated suitably, for example by a cooling system. In addition, the light which is not reflected in the irradiation direction of the illumination unit must be properly absorbed.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Beleuchtungseinheit mit einem Mikrospiegel-Bauteil und einem Kühlsystem zu schaffen, die besonders kostengünstig, kompakt und effektiv ist. An object of the present invention is to provide a lighting unit with a micromirror component and a cooling system which is particularly inexpensive, compact and effective.
Diese Aufgabe wird mit einer Beleuchtungseinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Beleuchtungseinheit gekennzeichnet ist durch: This object is achieved with a lighting unit of the type mentioned above in that the lighting unit is characterized by:
- das Lichtmodul, das zumindest eine Lichtquelle und einen ersten Kühlkörper umfasst, the light module comprising at least one light source and a first heat sink,
- das Spiegelmodul, das eine Spiegeleinheit und einen zweiten Kühlkörper umfasst, the mirror module comprising a mirror unit and a second heat sink,
- ein Kühlsystem, das zumindest einen Einlass, zumindest einen Auslass, zumindest eine Leitung, zumindest eine Strömungseinheit, ein Kühlmedium, eine erste Kühlsenke und eine zweite Kühlsenke umfasst, wobei Einlass und Auslass durch die Leitung verbunden sind, und die Strömungseinheit in die Leitung eingefügt ist, um eine Strömung des Kühlmediums in der Leitung zu erzeugen und dabei das Kühlmedium durch den Einlass ansaugt und durch den Auslass wieder ausstößt, und die erste Kühlsenke durch den ersten Kühlkörper des Lichtmoduls gebildet ist, und die zweite Kühlsenke durch den zweiten Kühlkörper des Spiegelmoduls gebildet ist, wobei die erste Kühlsenke stromab der zweiten Kühlsenke angeordnet ist.  a cooling system comprising at least one inlet, at least one outlet, at least one duct, at least one flow unit, a cooling medium, a first cooling sink and a second cooling sink, wherein the inlet and outlet are connected by the conduit, and inserting the flow unit into the conduit is to generate a flow of the cooling medium in the conduit and thereby sucks the cooling medium through the inlet and expelled through the outlet, and the first cooling sink is formed by the first heat sink of the light module, and the second cooling sink through the second heat sink of the mirror module is formed, wherein the first cooling sink is arranged downstream of the second cooling sink.
Die Erfindung macht sich zunutze, dass sowohl die Spiegeleinheit als auch die Lichtquelle selbst gekühlt werden und durch die Konzeption einer gemeinsamen Kühlung dieser zwei räumlich getrennten Kühlsenken die erfindungsgemäßen Vorteile erzielt werden. The invention makes use of the fact that both the mirror unit and the light source itself are cooled and the advantages according to the invention are achieved by designing a common cooling of these two spatially separate cooling sinks.
Als besonders effektiv erweist sich die geeignete Wahl in der Reihenfolge der Kühlsenken. Selbst Halbleiter-Lichtquellen weisen im Vergleich zu konventionellen Lichtquellen einen hohen Wirkungsgrad von derzeit etwa 30% auf, dennoch wird ein beträchtlicher Teil der aufgenommenen Leistung in Wärme umgesetzt. Mikrospiegel-Bauteile wandeln, wie vorher genannt, etwa 10% der eingestrahlten Lichtenergie in Wärmeenergie um. Folglich ist es besonders günstig, im Fall eines einkreisigen, beide Kühlsenken umfassenden Kühlsystems, zuerst das Spiegelmodul zu kühlen und anschließend das Lichtmodul, um die Temperatur des Spiegelmoduls nicht unnötig auf die Abwärmetemperatur des Lichtmoduls anzuheben. Zusätzlich beeinträchtigt die Abwärmetemperatur des Spiegelmoduls kaum das Lichtmodul. Nach den vorher zahlenmäßig beispielhaft angeführten Wirkungsgraden ergibt sich die Verlustleistung des Lichtmoduls zu 70% der Lichtquellenleistung und die Verlustleistung des Spiegelmoduls zu 3% der Lichtquellenleistung, bestimmt aus 30% (erzeugte Particularly effective is the appropriate choice in the order of the cooling sinks. Even semiconductor light sources have a high efficiency of currently about 30% compared to conventional light sources, yet a considerable part of the power consumed is converted into heat. As previously mentioned, micromirror components convert about 10% of the incident light energy into heat energy. Consequently, in the case of a single-circuit cooling system comprising both cooling sinks, it is particularly advantageous to first cool the mirror module and then the light module in order not to unnecessarily raise the temperature of the mirror module to the waste-off temperature of the light module. In addition, the waste heat temperature of the mirror module hardly affects the light module. According to the previously numerically exemplified efficiencies results in the power loss of the light module to 70% of the light source power and the power loss of the mirror module to 3% of the light source power, determined from 30% (generated
Lichtleistung) multipliziert mit 10% (Spiegel Verluste). Light output) multiplied by 10% (mirror losses).
Da das Spiegelmodul durch die integrierte Elektronik wesentlich empfindlicher auf eine hohe Betriebstemperatur reagiert, als das Lichtmodul, ist die gewählte Reihenfolge besonders geeignet, womit sich ein günstiger Einfluss unter anderem auf eine höhere Lebensdauer der Elektronik ergibt. Since the mirror module reacts much more sensitively to a high operating temperature than the light module due to the integrated electronics, the selected sequence is particularly suitable, which results in a favorable influence, inter alia, on a longer service life of the electronics.
Vorteilhaft bezüglich kompaktem Aufbau der Beleuchtungseinheit ist es, wenn die It is advantageous in terms of compact design of the lighting unit when the
Strömungseinheit zwischen dem ersten Kühlkörper und dem zweiten Kühlkörper in die Leitung eingefügt ist. Flow unit is inserted between the first heat sink and the second heat sink in the line.
Außerdem ist es günstig, wenn der erste Kühlkörper stromauf des Auslasses in die Leitung eingefügt ist oder nach dem Auslass derart angeordnet ist, dass der erste Kühlkörper durch das ausgestoßene Kühlmedium gekühlt wird. In addition, it is favorable if the first heat sink is inserted into the line upstream of the outlet or is arranged downstream of the outlet in such a way that the first heat sink is cooled by the ejected cooling medium.
Gleiches gilt, wenn der zweite Kühlkörper stromab des Einlasses in die Leitung eingefügt ist oder vor dem Einlass derart angeordnet ist, dass der zweite Kühlkörper durch das angesaugte Kühlmedium gekühlt wird. The same applies if the second heat sink is inserted into the line downstream of the inlet or is arranged in front of the inlet such that the second heat sink is cooled by the suctioned cooling medium.
Je nach erforderlicher Kühlleistung kann es vorteilhaft sein, wenn die Leitung des Depending on the required cooling capacity, it may be advantageous if the line of the
Kühlsystems durch den ersten Kühlkörper des Lichtmoduls verläuft oder auf diesem aufliegt. Ebenso, wenn die Leitung des Kühlsystems durch den zweiten Kühlkörper des Spiegelmoduls verläuft oder auf diesem aufliegt. Cooling system passes through the first heat sink of the light module or rests on this. Likewise, when the line of the cooling system through the second heat sink of the mirror module runs or rests on this.
Besonders günstig ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung, wenn der erste Kühlkörper des Lichtmoduls vom zweiten Kühlkörper des Spiegelmoduls baulich getrennt ist. Ein gemeinsamer Kühlkörper wäre ungünstig für die Betriebstemperatur des Particularly advantageous is the use of the arrangement according to the invention, when the first heat sink of the light module is structurally separated from the second heat sink of the mirror module. A common heat sink would be unfavorable for the operating temperature of the
Spiegelmoduls. Mirror module.
Als Kühlmedium kann sowohl Luft, beispielsweise Umgebungsluft, als auch ein Fluid (z.B. Kühlflüssigkeit oder Öl) gewählt werden, als Strömungseinheit entsprechend ein Lüfter oder eine Pumpe. Oft wird für das Kühlmedium ein Kreislauf geschaffen, indem Einlass und Auslass miteinander verbunden werden und eine weitere Kühlsenke in den Kreislauf eingefügt ist. Die Wahl erfolgt nach einer erforderlichen Kühlleistung, die unter anderem von der eingesetzten Lichtquelle und einer erforderlichen Lichtleistung sowie von As a cooling medium, both air, such as ambient air, as well as a fluid (eg, cooling fluid or oil) can be selected as a flow unit according to a fan or a pump. Often, a cycle is created for the cooling medium by the inlet and outlet are connected together and another cooling sink in the circuit is inserted. The choice is made after a required cooling capacity, which among other things of the light source used and a required light output and of
Kostenparametern abhängt. Die Leitung kann dann als Luftführung oder als Cost parameters depends. The line can then as air duct or as
Flüssigkeitsleitung ausgeführt sein. Be executed liquid line.
Durch den einkreisigen Aufbau des Kühlsystems ergeben sich Kostenvorteile, eine reduzierte Anzahl von Systemkomponenten und eine kompakte Bauweise wird ermöglicht. The single-circuit design of the cooling system results in cost advantages, a reduced number of system components and a compact design is made possible.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Halbleiter-Lichtquelle im Lichtmodul, um dort die Erzeugung von Abwärme zu reduzieren und folglich das Kühlsystem kompakt und kostengünstig gestalten zu können. Beispiele dafür sind Power-LEDs und Halbleiter-Laser. Particularly advantageous is the use of a semiconductor light source in the light module in order to reduce the generation of waste heat there and consequently make the cooling system compact and inexpensive. Examples include power LEDs and semiconductor lasers.
Günstig ist die Verwendung eines digitalen oder analogen Mikrospiegel-Arrays (DMD oder AMD) in der Spiegeleinheit, um einen günstigen Reflexionswirkungsgrad zu erhalten und folglich auch dort die Erzeugung von Abwärme zu reduzieren und das Kühlsystem kompakt und kostengünstig gestalten zu können. Conveniently, the use of a digital or analog micromirror array (DMD or AMD) in the mirror unit in order to obtain a favorable reflection efficiency and consequently also there to reduce the generation of waste heat and make the cooling system compact and inexpensive.
Die Erfindung und deren Vorteile werden in Folgenden anhand von nicht einschränkenden Beispielen näher beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Zeichnungen zeigen in: The invention and its advantages are described in more detail below by way of non-limiting examples, which are illustrated in the accompanying drawings. The drawings show in:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von vorne einer erfindungsgemäßen  Fig. 1 is a perspective view from the front of an inventive
Beleuchtungseinheit, Lighting unit,
Fig. 2 eine Ansicht von oben auf die Beleuchtungseinheit mit der Lage von Schnitt A-A, Fig. 3 die Beleuchtungseinheit im Schnitt A-A,  2 is a view from above of the illumination unit with the position of section A-A, Fig. 3, the illumination unit in section A-A,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von der Seite der Beleuchtungseinheit,  4 is a perspective view from the side of the lighting unit,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von hinten der Beleuchtungseinheit mit einer zweiten Fig. 5 is a rear perspective view of the lighting unit with a second
Platine vor einem Kühlkörper eines Spiegelmoduls, Board in front of a heat sink of a mirror module,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht von hinten der Beleuchtungseinheit ohne die zweite Fig. 6 is a rear perspective view of the lighting unit without the second
Platine vor dem Kühlkörper des Spiegelmoduls, Board in front of the heat sink of the mirror module,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht von vorne des Kühlsystems.  Fig. 7 is a front perspective view of the cooling system.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Insbesondere sind die für eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit wichtigen Teile dargestellt, wobei klar ist, dass eine Beleuchtungseinheit noch viele andere Teile enthält, die einen sinnvollen Einsatz in einem Scheinwerfer in einem Kraftfahrzeug, wie insbesondere einem PKW oder Motorrad, ermöglichen. With reference to Fig. 1, an embodiment of the invention will now be explained in more detail. In particular, the important for a lighting unit according to the invention parts are shown, it being understood that a lighting unit still many other parts contains, which allow a meaningful use in a headlight in a motor vehicle, in particular a car or motorcycle.
In Fig. 1 bis Fig. 6 ist eine Beleuchtungseinheit 1 für ein Kraftfahrzeug im Überblick und in verschiedenen Perspektiven dargestellt. Die von einem Lichtmodul 2 erzeugte Lichtemission wird an einem Spiegelmodul 3 in Abstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit reflektiert. Das Lichtmodul 2 umfasst eine Lichtquelle 4, vorzugsweise eine Halbleiter-Lichtquelle, beispielsweise eine Power-LED, und einen ersten Kühlkörper 5. Der erste Kühlkörper 5 und die Lichtquelle 4 sind thermisch leitfähig miteinander verbunden, beispielsweise durch einen direkten mechanischen Kontakt dieser beiden Komponenten. FIGS. 1 to 6 show an overview of an illumination unit 1 for a motor vehicle and in different perspectives. The light emission generated by a light module 2 is reflected at a mirror module 3 in the emission direction of the illumination unit. The light module 2 comprises a light source 4, preferably a semiconductor light source, for example a power LED, and a first heat sink 5. The first heat sink 5 and the light source 4 are thermally conductive connected to each other, for example by a direct mechanical contact of these two components.
Das Spiegelmodul 3 umfasst eine Spiegeleinheit 6 und einen zweiten Kühlkörper 7. Die Spiegeleinheit umfasst vorzugsweise ein digitales oder analoges Mikrospiegel-Array (AMD, analog micro mirror device oder DMD, digital micro mirror device). Der zweite Kühlkörper 7 und die Spiegeleinheit 6 sind thermisch leitfähig miteinander verbunden, beispielsweise durch einen direkten mechanischen Kontakt dieser beiden Komponenten. The mirror module 3 comprises a mirror unit 6 and a second heat sink 7. The mirror unit preferably comprises a digital or analog micromirror array (AMD, analogue micro mirror device or DMD, digital micro mirror device). The second heat sink 7 and the mirror unit 6 are thermally conductive connected to each other, for example, by a direct mechanical contact of these two components.
Zur Ableitung der durch die Lichtemission erzeugten Wärme ist ein Kühlsystem 8 in der Beleuchtungseinheit 1 angeordnet, das einen Einlass 9, einen Auslass 10, eine Leitung 11, eine Strömungseinheit 12, ein Kühlmedium, hier Umgebungsluft, eine erste Kühlsenke und eine zweite Kühlsenke umfasst. For deriving the heat generated by the light emission, a cooling system 8 is arranged in the lighting unit 1, which comprises an inlet 9, an outlet 10, a line 11, a flow unit 12, a cooling medium, in this case ambient air, a first cooling sink and a second cooling sink.
Der Einlass 9 und der Auslass 10 sind durch die Leitung 11 verbunden, und die The inlet 9 and the outlet 10 are connected by the conduit 11, and the
Strömungseinheit 12, in diesem Ausführungsbeispiel ein Lüfter, ist in die Leitung 11 eingefügt, um eine Strömung des Kühlmediums in der Leitung 11 zu erzeugen. Flow unit 12, in this embodiment a fan, is inserted in conduit 11 to create a flow of cooling medium in conduit 11.
Dabei wird das Kühlmedium durch den Einlass 9 angesaugt und durch den Auslass 10 wieder ausgestoßen, und die erste Kühlsenke ist durch den ersten Kühlkörper 5 des In this case, the cooling medium is sucked through the inlet 9 and expelled again through the outlet 10, and the first cooling sink is through the first heat sink 5 of
Lichtmoduls 2 gebildet, und die zweite Kühlsenke ist durch den zweiten Kühlkörper 7 des Spiegelmoduls 3 gebildet, wobei die erste Kühlsenke stromab der zweiten Kühlsenke angeordnet ist. Light module 2 is formed, and the second cooling sink is formed by the second heat sink 7 of the mirror module 3, wherein the first cooling sink is arranged downstream of the second cooling sink.
Die Strömungseinheit 12 ist zwischen dem ersten Kühlkörper 5 und dem zweiten The flow unit 12 is between the first heat sink 5 and the second
Kühlkörper 7 in die Leitung 11 eingefügt, und der erste Kühlkörper 5 ist nach dem Auslass 10 derart angeordnet, dass der erste Kühlkörper 5 durch das ausgestoßene Kühlmedium gekühlt wird. Der zweite Kühlkörper 7 ist vor dem Einlass 9 derart angeordnet, dass der zweite Kühlkörper 7 durch das angesaugte Kühlmedium gekühlt wird. Heatsink 7 inserted into the conduit 11, and the first heat sink 5 is after the outlet 10 arranged such that the first heat sink 5 is cooled by the ejected cooling medium. The second heat sink 7 is arranged in front of the inlet 9 such that the second heat sink 7 is cooled by the sucked cooling medium.
Der erste Kühlkörper 5 des Lichtmoduls 2 ist hier vom zweiten Kühlkörper 7 des The first heat sink 5 of the light module 2 is here from the second heat sink 7 of the
Spiegelmoduls 3 baulich getrennt. Mirror module 3 structurally separated.
Fig. 7 zeigt die Detailansicht der Anteile des Kühlsystems 8 der Beleuchtungseinheit 1. Zum besseren Verständnis sind keine Halterung und keine Abbildungsoptik eingezeichnet. 7 shows a detailed view of the portions of the cooling system 8 of the illumination unit 1. For better understanding, no holder and no imaging optics are shown.
Gezeigt ist die Lichtquelle 4 mit dem ersten Kühlkörper 5, die Spiegeleinheit 6, der Einlass 9, der Auslass 10 und der Lüfter als Strömungseinheit 12. Shown is the light source 4 with the first heat sink 5, the mirror unit 6, the inlet 9, the outlet 10 and the fan as the flow unit 12.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Beleuchtungseinheit  1 lighting unit
2 Lichtmodul  2 light module
3 Spiegelmodul  3 mirror module
4 Lichtquelle  4 light source
5 erster Kühlkörper des Lichtmoduls 5 first heat sink of the light module
6 Spiegeleinheit 6 mirror unit
7 zweiter Kühlkörper der Spiegelmoduls 7 second heat sink of the mirror module
8 Kühlsystem 8 cooling system
9 Einlass  9 inlet
10 Auslass  10 outlet
11 Leitung  11 line
12 Strömungseinheit  12 flow unit

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Beleuchtungseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, die ein Lichtmodul (2) und ein 1. lighting unit (1) for a motor vehicle, the light module (2) and a
Spiegelmodul (3) umfasst, wobei das Spiegelmodul (3) dazu eingerichtet ist, die von dem Lichtmodul (2) erzeugte Lichtemission in Abstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit (1) zu reflektieren, gekennzeichnet durch: Mirror module (3), wherein the mirror module (3) is adapted to reflect the light emission generated by the light module (2) in the emission direction of the illumination unit (1), characterized by:
- das Lichtmodul (2), das zumindest eine Lichtquelle (4) und einen ersten Kühlkörper (5) umfasst,  the light module (2) comprising at least one light source (4) and a first heat sink (5),
- das Spiegelmodul (3), das eine Spiegeleinheit (6) und einen zweiten Kühlkörper (7) umfasst,  the mirror module (3) comprising a mirror unit (6) and a second heat sink (7),
- ein Kühlsystem (8), das zumindest einen Einlass (9), zumindest einen Auslass (10), zumindest eine Leitung (11), zumindest eine Strömungseinheit (12), ein Kühlmedium, eine erste Kühlsenke und eine zweite Kühlsenke umfasst, wobei Einlass (9) und Auslass (10) durch die Leitung (11) verbunden sind, und die Strömungseinheit (12) in die Leitung (11) eingefügt ist, um eine Strömung des Kühlmediums in der Leitung (11) zu erzeugen und dabei das Kühlmedium durch den Einlass (9) ansaugt und durch den Auslass (10) wieder ausstößt, und die erste Kühlsenke durch den ersten Kühlkörper (5) des Lichtmoduls (2) gebildet ist, und die zweite Kühlsenke durch den zweiten Kühlkörper (7) des Spiegelmoduls (3) gebildet ist, wobei die erste Kühlsenke stromab der zweiten Kühlsenke angeordnet ist.  a cooling system (8) comprising at least one inlet (9), at least one outlet (10), at least one duct (11), at least one flow unit (12), a cooling medium, a first cooling sink and a second cooling sink, wherein inlet (9) and outlet (10) through the conduit (11) are connected, and the flow unit (12) is inserted into the conduit (11) to generate a flow of the cooling medium in the conduit (11) and thereby the cooling medium sucking the inlet (9) and discharging it again through the outlet (10), and the first cooling sink is formed by the first heat sink (5) of the light module (2), and the second cooling sink by the second heat sink (7) of the mirror module (3 ), wherein the first cooling sink is arranged downstream of the second cooling sink.
2. Beleuchtungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungseinheit (12) zwischen dem ersten Kühlkörper (5) und dem zweiten Kühlkörper (7) in die Leitung (11) eingefügt ist. 2. Lighting unit (1) according to claim 1, characterized in that the flow unit (12) is inserted between the first heat sink (5) and the second heat sink (7) in the conduit (11).
3. Beleuchtungseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkörper (5) stromauf des Auslasses (10) in die Leitung (11) eingefügt ist. 3. Lighting unit (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the first heat sink (5) is inserted upstream of the outlet (10) in the conduit (11).
4. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkörper (5) nach dem Auslass (10) derart angeordnet ist, dass der erste Kühlkörper (5) durch das ausgestoßene Kühlmedium gekühlt wird. 4. lighting unit (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first heat sink (5) after the outlet (10) is arranged such that the first heat sink (5) is cooled by the ejected cooling medium.
5. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkörper (7) stromab dem Einlass (9) in die Leitung (11) eingefügt ist. 5. Lighting unit (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second heat sink (7) is inserted downstream of the inlet (9) in the conduit (11).
6. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkörper (7) vor dem Einlass (9) derart angeordnet ist, dass der zweite Kühlkörper (7) durch das angesaugte Kühlmedium gekühlt wird. 6. lighting unit (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second cooling body (7) in front of the inlet (9) is arranged such that the second cooling body (7) is cooled by the sucked cooling medium.
7. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (11) des Kühlsystems (8) durch den ersten Kühlkörper (5) des Lichtmoduls (2) verläuft oder auf diesem aufliegt. 7. Lighting unit (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the line (11) of the cooling system (8) through the first heat sink (5) of the light module (2) extends or rests on this.
8. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (11) des Kühlsystems (8) durch den zweiten Kühlkörper (7) des 8. Lighting unit (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the line (11) of the cooling system (8) through the second heat sink (7) of the
Spiegelmoduls (3) verläuft oder auf diesem aufliegt. Mirror module (3) runs or rests on this.
9. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkörper (5) des Lichtmoduls (2) vom zweiten Kühlkörper (7) des 9. lighting unit (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first heat sink (5) of the light module (2) from the second heat sink (7) of the
Spiegelmoduls (3) baulich getrennt ist. Mirror module (3) is structurally separated.
10. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Luft, vorzugsweise Umgebungsluft, ist und die Strömungseinheit (12) ein Lüfter ist. 10. Lighting unit (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cooling medium is air, preferably ambient air, and the flow unit (12) is a fan.
11. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch 11. Lighting unit (1) according to one of claims 1 to 10, characterized
gekennzeichnet, dass das Kühlmedium ein Fluid, vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit oder Öl, ist und die Strömungseinheit (12) eine Pumpe ist. characterized in that the cooling medium is a fluid, preferably a cooling liquid or oil, and the flow unit (12) is a pump.
12. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch 12. Lighting unit (1) according to one of claims 1 to 11, characterized
gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (2) zumindest eine Halbleiter-Lichtquelle umfasst, vorzugsweise zumindest eine Power-LED oder zumindest einen Halbleiter-Laser. in that the light module (2) comprises at least one semiconductor light source, preferably at least one power LED or at least one semiconductor laser.
13. Beleuchtungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch 13. Lighting unit (1) according to one of claims 1 to 12, characterized
gekennzeichnet, dass die Spiegeleinheit (6) ein Digitales oder Analoges Mikrospiegel-Array umfasst. in that the mirror unit (6) comprises a digital or analog micromirror array.
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