[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, umfassend eine Leiterplatte, zumindest
ein mit der Leiterplatte verbundenes Mikrospiegelbauelement zur Modulation eines auf
das Mikrospiegelbauelement gerichteten Lichtstrahls einer Lichtquelle, und einen mit
dem zumindest einen Mikrospiegelbauelement thermisch verbundenen Kühlkörper, sowie
eine Stromregeleinheit, wobei dem Mikrospiegelbauelement ein mittels der Stromregeleinheit
steuerbares Heizelement zugeordnet ist, das mit dem Mikrospiegelbauteil thermisch
verbunden ist.
[0002] Unter dem Ausdruck "Modulation" wird in diesem Zusammenhang ein Verfahren verstanden,
bei dem Licht durch gezielte Ansteuerung des Mikrospiegelbauelements abgelenkt werden
kann, wobei z.B. durch in einem Zustand eines Mikrospiegels des Mikrospiegelbauelements
ein Lichtstrahl über eine nachgelagerte Abbildungsoptik auf eine Fahrbahn projiziert
wird und in einem anderen Zustand der Lichtstrahl bereits zuvor absorbiert wird. Durch
intermittierenden Wechsel der Zustände kann dadurch die Lichtverteilung als auch die
Intensität variiert werden.
[0003] Ferner betrifft die Erfindung eine Leuchtvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung sowie einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung.
[0004] Es ist bekannt geworden, als Lichtbearbeitungselemente für Scheinwerfersysteme Bildgeber
zu verwenden, die eine große Anzahl ansteuerbarer Pixelfelder aufweisen. So zeigt
die
DE102013215374A1 Lösungen, bei welchen das Licht einer Lichtquelle über einen sogenannten "Taper",
einem konischen Lichtleitelement, zu einem LCD-Bildgeber, zu einem LCoS-Chip oder
zu einer Mikrospiegelanordnung ("DMD") gelenkt wird, um dann über eine Projektionsoptik
auf die Fahrbahn projiziert zu werden.
[0005] DMD ist ein Akronym, das für "Digital Micromirror Device" gebraucht wird, somit für
ein Mikrospiegel-Array oder Mikrospiegel-Matrix. Solch ein Mikrospiegel-Array besitzt
sehr kleine Abmessungen, typischerweise in der Größenordnung von 10 mm.
[0006] Bei einem DMD sind Mikrospiegelaktoren matrixartig angeordnet, wobei jedes einzelne
Spiegelelement um einen bestimmten Winkel, beispielsweise 20°, verkippbar ist, beispielsweise
durch elektromagnetische oder piezoelektrische Aktoren. Die Endlagen eines Mikrospiegels
wird in dieser Beschreibung als EIN-Zustand bzw. AUS-Zustand bezeichnet, wobei EIN-Zustand
bedeutet, dass Licht von dem Mikrospiegel über die Abbildungsoptik auf die Straße
gelangt, wogegen es im AUS-Zustand beispielsweise auf einen Absorber gelenkt wird.
Ein Scheinwerfer auf Basis eines Mikrospiegel-Arrays ist beispielsweise in der
DE 195 30 008 A1 beschrieben.
[0007] Mikrospiegelbauelemente weisen im Allgemeinen einen Temperaturarbeitsbereich auf,
der ohne zusätzliche Maßnahmen bei Fahrzeugscheinwerferanwendungen im Normalbetrieb
den zulässigen Betriebstemperaturbereich verlassen kann, wobei in diesem Fall Fehlfunktion
oder Folgeschäden auftreten würden. Um den Arbeitsbereich auf den zulässigen Betriebstemperaturbereich
einzuschränken, ist in Fahrzeugscheinwerferanwendungen, die anwendungsgemäß einer
hohen Schwankungsbreite der Umgebungstemperaturen ausgesetzt sein können, vorgesehen,
Mikrospiegelbauelemente mit Kühlkörpern zu verbinden. Dadurch kann sichergestellt
werden, dass im Falle hoher Umgebungstemperaturen die an einem Mikrospiegelbauelement
anfallende Verlustwärme zu keiner unzulässig hohen Bauteiltemperatur führt.
[0008] Bei Temperaturen, die niedriger als z.B. 0°C sind, könnte sich das Vorsehen des Kühlkörpers
hingegen negativ auswirken, da die vorgesehene Betriebstemperatur eines Mikrospiegelbauelements
ebenso eine Temperaturuntergrenze aufweist, die bei Umgebungstemperaturen von 0°C
und weniger unterschritten werden könnte, da damit eine Angleichung an die in diesem
Fall unerwünscht niedrige Umgebungstemperatur erwirkt wird. Um ein Unterschreiten
der zulässigen Betriebstemperatur im Falle niedriger Umgebungstemperaturen zu verhindern,
weist das Mikrospiegelbauelement daher ein Heizelement auf, das mit dem Bauteil thermisch
verbunden oder vorzugsweise in das Bauteil integriert ist. Da der Kühlkörper der Beheizung
des Mikrospiegelbauelements entgegenwirkt, ist beträchtliche Leistung zur Erwärmung
des Mikrospiegelbauelements erforderlich. Hinzu kommt, dass der Wicklungswiderstand
von typischen integrierten Heizelementen, insbesondere in DMD-Chips, sehr stark temperaturabhängig
ist, weshalb eine Stromregelungseinheit zur Ansteuerung des Heizelements bzw. zur
Steuerung der Heizleistung vorgesehen ist. An dieser Stromregelungseinheit fallen
gemäß dem Produkts aus Spannungsabfall U
SR und Strom I
Heater (siehe Figur 3) Verluste an, die sehr stark von der Temperatur des Heizelements abhängen.
[0009] Die Verlustleistung an der Stromreglungseinheit kann unter Umständen ähnliche Werte
wie die Leistung des DMD Heizelement (PHEATER) erreichen. Dabei sind Heizleistungen
bis zu einer Höhe von beispielsweise 40W erforderlich, um das Mikrospiegelbauelement
ausreichend zu erwärmen. An der Stromregelungseinheit können daher Verluste in Höhe
von beispielsweise 40 W anfallen.
[0010] Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Verlustleistung der Schaltungsanordnung
zu reduzieren und den Betrieb des Mikrospiegelbauelements zu optimieren. Diese Aufgabe
wird mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß
die Stromregeleinheit zur Ansteuerung des Heizelements mit diesem elektrisch verbunden
ist, wobei die Stromregeleinheit zudem über eine thermische Verbindung mit dem Kühlkörper
zur Übertragung von an der Stromregeleinheit anfallender Verlustwärme mit dem Mikrospiegelbauelement
verbunden ist. Dadurch ist es möglich, die in der Stromregeleinheit anfallende Verlustleistung
zur Beheizung des Mikrospiegelbauelements zu nutzen, wodurch die in dem Heizelement
des Mikrospiegelbauelements umzusetzende Heizleistung reduziert werden kann. Die Effizienz
des Gesamtsystems steigt dadurch, da in Summe weniger Energie erforderlich ist, um
das Mikrospiegelbauelement in einen zulässigen Temperaturbereich zu bringen. Diese
Verbesserung der Effizienz ermöglicht es zudem, Leiterbahnen und die Leiterbahnen
versorgende Kabelstränge - insbesondere Flex-Verbindungen - entsprechend dünner zu
dimensionieren. Bei der Lichtquelle handelt es sich bevorzugt um eine oder mehrere
LED-Lichtquellen.
[0011] Das Heizelement kann beispielsweise als Heizwicklung ausgebildet sein. Bei dem Mikrospiegelbauelement
kann es sich beispielsweise um einen DMD-Chip (digital mirror device) handeln, wobei
das Mikrospiegelbauelement vorzugsweise dergestalt ausgebildet und ansteuerbar ist,
dass eine Vielzahl von Spiegeln individuell in einen eingeschalteten und ausgeschalteten
Zustand ansteuerbar sind, um somit das gewünschte Lichtverteilungsmuster zu erzeugen,
welches über die Projektionsoptik auf die Fahrbahn projiziert wird.
[0012] Das Mikrospiegelbauelement kann auch als Strahlablenkeinheit bezeichnet werden. Ein
DMD-Chip kann z.B. als DLP basiertes Lichtmodul ausgebildet sein, wobei solche Module
beispielsweise von dem Unternehmen "Texas Instruments" erhältlich sind.
[0013] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte eine Öffnung aufweist, durch
die sich ein Wärmeleitelement von dem Mikrospiegelbauelement hin zu dem Kühlkörper
zur Wärmeübertragung erstreckt. Das Wärmeleitelement ist mit dem Mikrospiegelbauelement
und dem Kühlkörper thermisch verbunden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das
Wärmeleitelement in den Kühlkörper integriert ist bzw. mit diesem einstückig ausgebildet
ist. Zwischen dem Wärmeleitelement und dem Mikrospiegelbauelement ist zur Optimierung
des Wärmeüberganges vorzugweise Wärmeleitpaste oder Wärmeleitkleber angeordnet. Bei
der Leiterplatte kann es sich beispielsweise um eine doppelseitig bestückte FR4 Leiterplatte
handeln. Solche Platten sind kostengünstig herstellbar, weisen allerdings eine schlechte
thermische Leitfähigkeit auf.
[0014] Zur Befestigung und Referenz des Mikrospiegelbauelements innerhalb eines Fahrzeugscheinwerfers
kann z.B. vorgesehen sein, dass die Schaltungsanordnung ferner einen mit einem Fahrzeugscheinwerfergehäuse
verbindbaren Tragrahmen umfasst, wobei die Leiterplatte zwischen dem Kühlkörper und
dem Tragrahmen angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen, dass der Tragrahmen Positionierungsmittel
zur Festlegung der Position des Mikrospiegelbauelements in Bezug auf den Tragrahmen
aufweist.
[0015] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Heizelement in das Mikrospiegelbauteil
integriert ist. Auf diese Weise kann thermische Energie des Heizelements besonders
effizient auf die Mikrospiegel übertragen werden.
[0016] Beispielsweise kann vorgesehen, dass die Stromregeleinheit an der von dem Kühlkörper
zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist. In diesem Fall kann der Kühlkörper
die Stromregeleinheit direkt - z.B. über dessen Außengehäuse - kontaktieren. Abhängig
von der Wärmeleitfähigkeit des Außengehäuses kann diese Anordnung besonders vorteilhaft
sein.
[0017] Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Stromregeleinheit an der dem Kühlkörper
abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist. Dadurch können beispielsweise einseitig
bestückbare Leiterplatten eingesetzt werden. Zudem kann vorgesehen sein, dass, dass
die Stromregeleinheit über zumindest ein durch die Leiterplatte erstreckendes Wärmeleitmittel,
insbesondere wärmeleitende Vias, mit dem Kühlkörper thermisch verbunden ist. Dadurch
kann die Stromregeleinheit effizient thermisch mit dem Mikrospiegelbauelement kontaktiert
werden. Unter einem Via wird ein sog. "vertical interconnected access" verstanden,
also eine durch die Leiterplatte erstreckende Verbindung. Diese Anordnung hat den
besonderen Vorteil, dass die Kühlung der Stromregeleinheit bzw. die Wärmeübertragung
auf den Kühlkörper typischerweise besonders effizient über die Unterseite der Stromregeleinheit
erfolgt, da diese mit entsprechenden metallischen Kontakten ausgestattet und mit der
Leiterplatte verbunden ist, die sich in das Innere der Stromregeleinheit erstrecken
und damit Wärme effizient zur Unterseite leiten.
[0018] Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Kühlkörper mit dem Tragrahmen dergestalt
verbunden ist, dass die Leiterplatte durch den Kühlkörper in ihrer Position in Bezug
auf den Tragrahmen fixierbar ist, wodurch das Mikrospiegelbauteil in seiner Position
in Bezug auf einen mit dem Tragrahmen verbunden Fahrzeugscheinwerfergehäuse und darin
aufgenommener Komponenten fixiert werden kann. Um den Einbau und die Endpositionierung
der Schaltungsanordnung innerhalb eines Fahrzeugscheinwerfers zu erleichtern, kann
vorgesehen sein, dass der Kühlkörper mit dem Tragrahmen mittels einer Schraubverbindung
verbunden ist, wobei der Kühlkörper entlang der Schraubverbindung verschiebbar ist
und Federelemente vorgesehen sind, mittels derer der Kühlkörper in Richtung des Tragrahmens
gedrückt wird.
[0019] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Stromregeleinheit eine linear geregelte
Stromregeleinheit, insbesondere eine Linearstromquelle ist. Im Gegensatz zu getakteten
Stromregeleinheiten sind diese Stromregeleinheiten linear geregelt und kostengünstig
herstellbar. Linear geregelte Stromregeleinheiten weisen eine im Vergleich zu getakteten
Regeleinheiten höhere Verlustleistung auf, die allerdings im Sinne der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft genutzt werden kann, sodass das Kosteneinsparungspotential der
günstigen linearen Stromregeleinheiten vollständig ausgeschöpft werden kann. Als lineare
Konstantstromquellen kommen z.B. Konstantstromquellen mit J-FET, Konstantstromquellen
mit bipolaren Transistoren, Konstantstromquellen mit Operationsverstärker (OPV) und
Transistor, Stromspiegel als Konstantstromquelle, oder Konstantstromquellen mit Linearreglern
in Frage.
[0020] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sämtliche elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung
SMD-Bauteile (also surface mounted devices) sind.
[0021] Zudem kann vorgesehen sein, dass an der Leiterplatte zumindest ein Sockel zur Aufnahme
des zumindest einen Mikrospiegelbauelements vorgesehen ist. Auf diese Weise ist es
grundsätzlich möglich, das Mikrospiegelbauelement zu einem beliebigen Zeitpunkt einer
Fahrzeugscheinwerfermontage einzubauen oder beispielsweise auszutauschen.
[0022] Zudem kann vorgesehen sein, dass die Stromregeleinheit in einem Abstand von maximal
3 cm zu dem Mikrospiegelbauelement angeordnet ist.
[0023] Die Erfindung betrifft zudem eine Leuchtvorrichtung, umfassend eine erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung, eine Lichtquelle, sowie zumindest eine Abbildungsoptik zur Abbildung
des von dem Leuchtelement abgestrahlten Licht hin zu einer vorgebbaren Lichtverteilung,
wobei die Lichtquelle, das Mikrospiegelbauelement und die Abbildungsoptik dergestalt
angeordnet ist, dass durch die Lichtquelle abgestrahltes Licht über das Mikrospiegelbauelement
hin zu der Abbildungsoptik ablenkbar ist.
[0024] Weiters betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer,
umfassend eine Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
[0025] Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, umfassend einen erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer,
insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer.
[0026] Die Erfindung ist im Folgenden anhand beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen
näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht sind. Darin zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der
Technik,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung, und
Figur 4 ein Ersatzschaltbild einer elektrischen Schaltung bestehend aus einem Heizelement
eines Mikroprojektionselements und einer Stromregeleinheit.
[0027] In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen
gleiche Merkmale.
[0028] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung 1' gemäß dem
Stand der Technik. Die Schaltungsanordnung 1' umfasst darin eine Leiterplatte 2',
zumindest ein mit der Leiterplatte 2' verbundenes Mikrospiegelbauelement 3' zur Ablenkung
eines auf das Mikrospiegelbauelement 3' gerichteten Lichtstrahls, sowie eine Stromregeleinheit
5' auf. Das Mikrospiegelbauelement 3' weist ein mittels der Stromregeleinheit 5' steuerbares
integriertes Heizelement 3a' auf. Die Stromregeleinheit 5' ist an der Leiterplatte
2' angeordnet, wobei keine strukturelle Elemente zur thermischen Verbindung mit dem
Mikrospiegelbauelement 3' vorgesehen sind. Die Verlustwärme an der Stromregeleinheit
5' bleibt damit ungenutzt.
[0029] Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung 1. Analog zu Fig. 1 umfasst die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
1 eine Leiterplatte 2 und zumindest ein mit der Leiterplatte 2 verbundenes Mikrospiegelbauelement
3 zur Modulation eines auf das Mikrospiegelbauelement 3 gerichteten Lichtstrahls.
Zudem umfasst die Schaltungsanordnung 1 einen mit dem zumindest einen Mikrospiegelbauelement
3 thermisch verbundenen Kühlkörper 4 sowie eine Stromregeleinheit 5. Das Mikrospiegelbauelement
3 weist ein mittels der Stromregeleinheit 5 steuerbares integriertes Heizelement 3a
auf.
[0030] Im Gegensatz zur Schaltungsanordnung 1' gemäß dem Stand der Technik ist bei der Schaltungsanordnung
1 erfindungsgemäß die mit dem Heizelement 3a elektrisch verbundene Stromregeleinheit
5 über eine thermische Verbindung mit dem Kühlkörper 4 zur Übertragung von an der
Stromregeleinheit 5 anfallender Verlustwärme mit dem Mikrospiegelbauelement 3 thermisch
verbunden. Zu diesem Zweck weist die Leiterplatte 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Öffnung 2a auf, durch die sich ein Wärmeleitelement 4a von dem Mikrospiegelbauelement
3 hin zu dem Kühlkörper 4 zur Wärmeübertragung erstreckt. Das Wärmeleitelement 4a
ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Kühlkörper 4 ausgebildet.
Zwischen dem Kühlkörper 4 und der Leiterplatte 2 kann zur Verbesserung des Wärmeüberganges
Wärmeleitmaterial 10 (z.B. Wärmeleitpaste) angeordnet sein. Insbesondere kann vorgesehen
sein, dass dieses wärmeleitende Material 10 (z.B. Gapfiller-Material der Firma Bergquist
GF1500) speziell zur Leitung über größere Abstände (im Millimeterbereich) ausgelegt
ist, wobei das Material im Bereich zwischen der Leiterplatte 2 und der Stromregeleinheit
5 angeordnet ist. Zwischen dem Mikrospiegelbauteil 3 und dem Wärmeleitelement 4a kann
dieses Material ebenso angeordnet sein. Alternativ dazu kann herkömmliche Wärmeleitpaste
oder Wärmeleitkleber vorgesehen sein.
[0031] Die Schaltungsanordnung 1 umfasst ferner einen mit einem Fahrzeugscheinwerfergehäuse
(in den Figuren nicht dargestellt) verbindbaren Tragrahmen 6, wobei die Leiterplatte
2 zwischen dem Kühlkörper und dem Tragrahmen 6 angeordnet ist. Der Tragrahmen 6 umfasst
als Vorsprünge ausgebildete Positionierungsmittel 6a zur Festlegung der Position des
Mikrospiegelbauelements 3 in Bezug auf den Tragrahmen 6.
[0032] Die elektronischen Bauelemente der Schaltungsanordnung 1 sind sowohl an der dem Tragrahmen
6 zugewandten Seite der Leiterplatte 2 als auch an der abgewandten Seite angeordnet,
wobei die Stromregeleinheit 5 über zumindest ein durch Leiterplatte 2 erstreckendes
Wärmeleitmittel 2b, insbesondere wärmeleitende Vias, mit dem Kühlkörper 4 thermisch
verbunden ist.
[0033] Der Kühlkörper 4 ist mit dem Tragrahmen 6 dergestalt verbunden, dass die Leiterplatte
2 durch den Kühlkörper 4 in seiner Position in Bezug auf den Tragrahmen 6 fixierbar
ist. Dies wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel erreicht, indem der Kühlkörper
4 mit dem Tragrahmen 6 mittels einer Schraubverbindung 7 verbunden ist, wobei der
Kühlkörper 4 entlang der Schraubverbindung 7 verschiebbar ist und Federelemente 8
vorgesehen sind, mittels derer der Kühlkörper 4 in Richtung des Tragrahmens 6 gedrückt
wird.
[0034] An der Leiterplatte 2 ist ein Sockel 9 angeordnet, der zur Aufnahme des Mikrospiegelbauelements
3 vorgesehen ist und über den das Mikrospiegelbauelement 3 mit der Leiterplatte 2
elektrisch verbunden ist.
[0035] Um die an der Stromregeleinheit 5 anfallende Verlustwärme möglichst vollständig und
rasch an das Mikrospiegelbauelement 3 weiterzuleiten, kann vorgesehen sein, dass der
Abstand (gemessen von den Mittelpunkten der Elemente in Richtung der durch die Leiterplatte
2 aufgespannten Ebene) zwischen dem Mikrospiegelbauelement 3 und der Stromregeleinheit
maximal 3 cm beträgt.
[0036] Die Erfindung betrifft zudem eine in den Figuren nicht näher dargestellte Leuchtvorrichtung,
umfassend eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1, eine Lichtquelle, sowie zumindest
eine Abbildungsoptik (die Lichtquelle und die Abbildungsoptik sind in den Figuren
nicht dargestellt) zur Abbildung des von dem Leuchtelement abgestrahlten Licht hin
zu einer vorgebbaren Lichtverteilung, wobei die Lichtquelle und das Mikrospiegelbauelement
dergestalt angeordnet ist, dass durch die Lichtquelle abgestrahltes Licht über das
Mikrospiegelbauelement hin zu der Abbildungsoptik, insbesondere einer Projektionsvorrichtung
(Linse) lenkbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere
Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung sowie
ein Fahrzeug, umfassend einen erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere
einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
[0037] Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung 1. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist darin die Stromregeleinheit
5 an der Unterseite der Leiterplatte 2 angeordnet, wobei der Kühlkörper 4 die Stromregeleinheit
5 mittels Wärmeleitmaterial direkt an seinem Gehäuse kontaktiert.
[0038] Figur 4 zeigt ein Ersatzschaltbild einer elektrischen Schaltung bestehend aus dem
Heizelement 3a eines Mikroprojektionselements 3 und einer Stromregeleinheit 5. Die
Ersatzschaltung zeigt eine Spannungsquelle Uo, über die die Stromregeleinheit 5 sowie
das Heizelement 3a versorgt wird. Die Spannung Uo teilt sich in die Spannungen U
DMD und U
SR auf, wobei das Verhältnis dieser Spannungen in Abhängigkeit von der Beschaffenheit
des Heizelements, der Umgebungstemperatur, sowie der Eigenschaften des Reglers 5 und
dessen Betriebszustand vorgegeben ist. Wie bereits eingangs erwähnt, kann die Verlustleistung
an dem Regler 5 durchaus gleiche Werte wie die Wärmeleistung der Heizwicklung annehmen.
In diesem Fall gilt daher U
SR = U
DMD, wobei die Verlustleistung P
SR = I
Heater * U
SR beträgt und P
DMD = I
Heater * U
DMD beträgt. Indem erfindungsgemäß die an der Stromregeleinheit 5 anfallende Verlustleistung
P
SR zur Erwärmung des Mikrospiegelbauelements 3 genutzt wird, kann die Heizleistung P
DMD und damit der Gesamtenergiebedarf zur Heizung des Mikrospiegelbauelements 3 reduziert
werden.
[0039] In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun
zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung
ist daher nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Auch können einzelne
Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsform aufgegriffen und miteinander kombiniert
werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen
Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden
können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben. Etwaige Bezugszeichen in
den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche,
ohne diese einzuschränken.
1. Schaltungsanordnung (1), umfassend
- eine Leiterplatte (2),
- zumindest ein mit der Leiterplatte (2) verbundenes Mikrospiegelbauelement (3) zur
Modulation eines auf das Mikrospiegelbauelement (3) gerichteten Lichtstrahls einer
Lichtquelle,
- einen mit dem zumindest einen Mikrospiegelbauelement (3) thermisch verbundenen Kühlkörper
(4), und
- eine Stromregeleinheit (5),
wobei dem Mikrospiegelbauelement (3) ein mittels der Stromregeleinheit (5) steuerbares
Heizelement (3a) zugeordnet ist, das mit dem Mikrospiegelbauteil (3) thermisch verbunden
ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromregeleinheit (5) zur Ansteuerung des Heizelements (3a) mit diesem elektrisch
verbunden ist, wobei die Stromregeleinheit (5) zudem über eine thermische Verbindung
mit dem Kühlkörper (4) zur Übertragung von an der Stromregeleinheit (5) anfallender
Verlustwärme mit dem Mikrospiegelbauelement (3) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatte (2) eine Öffnung (2a)
aufweist, durch die sich ein Wärmeleitelement (4a) von dem Mikrospiegelbauelement
(3) hin zu dem Kühlkörper (4) zur Wärmeübertragung erstreckt.
3. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaltungsanordnung (1)
ferner einen mit einem Fahrzeugscheinwerfergehäuse verbindbaren Tragrahmen (6) umfasst,
wobei die Leiterplatte (2) zwischen dem Kühlkörper (4) und dem Tragrahmen (6) angeordnet
ist, wobei vorzugsweise der Tragrahmen (6) Positionierungsmittel (6a) zur Festlegung
der Position des Mikrospiegelbauelements (3) in Bezug auf den Tragrahmen (6) aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Heizelement (3a) in
das Mikrospiegelbauteil (3) integriert ist.
5. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromregeleinheit
(5) an der von dem Kühlkörper (4) zugewandten Seite der Leiterplatte (3) angeordnet
ist.
6. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stromregeleinheit
(5) an der dem Kühlkörper (4) abgewandten Seite der Leiterplatte (3) angeordnet ist.
7. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 6, wobei die Stromregeleinheit (5) über zumindest
ein durch Leiterplatte (2) erstreckendes Wärmeleitmittel (2b), insbesondere zumindest
eines wärmeleitenden Vias, mit dem Kühlkörper (4) thermisch verbunden ist.
8. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Kühlkörper (4)
mit dem Tragrahmen (6) dergestalt verbunden ist, dass die Leiterplatte (2) durch den
Kühlkörper (4) in ihrer Position in Bezug auf den Tragrahmen (6) fixierbar ist.
9. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 8, wobei der Kühlkörper (4) mit dem Tragrahmen
(6) mittels einer Schraubverbindung (7) verbunden ist, wobei der Kühlkörper (4) entlang
der Schraubverbindung verschiebbar ist und Federelemente (8) vorgesehen sind, mittels
derer der Kühlkörper (4) in Richtung des Tragrahmens (6) gedrückt wird.
10. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromregeleinheit
(5) eine linear geregelte Stromregeleinheit ist.
11. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sämtliche elektronischen
Bauteile (3, 5) der Schaltungsanordnung (1) SMD-Bauteile sind.
12. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Leiterplatte
(2) zumindest ein Sockel (9) zur Aufnahme des zumindest einen Mikrospiegelbauelements
(3) vorgesehen ist.
13. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Stromregeleinheit
(5) in einem Abstand (d) von maximal 3cm zu dem Mikrospiegelbauelement (3) angeordnet
ist.
14. Leuchtvorrichtung, umfassend eine Schaltungsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, eine Lichtquelle, sowie zumindest eine Abbildungsoptik zur Abbildung des
von dem Leuchtelement abgestrahlten Licht hin zu einer vorgebbaren Lichtverteilung,
wobei die Lichtquelle, das Mikrospiegelbauelement (3) und die Abbildungsoptik dergestalt
angeordnet ist, dass durch die Lichtquelle abgestrahltes Licht über das Mikrospiegelbauelement
(3) hin zu der Abbildungsoptik ablenkbar ist.
15. Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend eine Leuchtvorrichtung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche.