Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit einer elektrischen Lichtquelle, insbesondere zur Beleuchtung der Lichteintrittsfläche eines Lichtleiters od.dgl. wobei zur Reduzierung der auf die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters auftreffenden Lichtintensität eine bewegbare, mit sechseckigen Durchbrechungen versehene Blende vorgesehen ist.
Eine derartige Lichtquelle mit Blendenanordnung ist aus der DE-OS 3 526 993 bekannt. Diese Blendenanordnung verhindert, dass sich die Spektralcharakteristik infolge des Lichtreduktionsbetrages dieser Blendenanordnung ändert, indem eine Blende im von der Beleuchtungsquelle emittierten Parallelstrahl angeordnet wird, wobei diese Blende aus einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Blendeneinheiten besteht, die lichtdurchlassende \ffnungen mit einem kleinen Querschnittsbereich und Lichtabschattungsbereich aufweisen, die als röhrenförmige, die Seitenflächen der \ffnungen umgebende Flächen ausgebildet sind. Hierbei ist eine Vorrichtung vorgesehen, die die Blende aus einer Stellung, in der die röhrenförmigen Flächen parallel zu der optischen Achse sind, in eine Stellung dreht, in der diese Flächen die optische Achse unter einem geeigneten Winkel kreuzen.
Die bekannte Blendenanordnung bzw. bekannte Ausbildung der Blende hat den Nachteil, dass deren Herstellung aufwendig ist und deren Raumbedarf zur Erzielung eines ausreichend grossen Schwenkbereiches relativ gross ist, was die Baugrösse der gesamten Beleuchtungseineinrichtung nachteilig vergrössert. Darüber hinaus treten im abgeblendeten Zustand, d.h. also bei verschwenkter Blende, relativ grossflächige Abschattungen auf, die doch eher zu einer ungleichmässigen Helligkeitsverteilung an der Eintrittsfläche des Lichtleiters führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung mit einer verstellbaren Blende zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Blendenanordnung vermeidet. Gemäss der Erfindung ist daher bei einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dass die Blende mehrere nebeneinander angeordnete Zonen von Durchbrechungen aufweist, wobei in jeder Zone an sich gleich grosse Durchbrechungen, jedoch in benachbarten Zonen unterschiedlich grosse Durchbrechungen vorgesehen sind, und dass alle Zonen in einer Ebene, vorzugsweise senk recht zum Strahlengang des von der Lichtquelle emittierten Lichtes vorgesehen sind.
Durch diese erfindungsgemässen Massnahmen wird erreicht, dass ein bei abgeschwächter Beleuchtungsstärkeeinstellung in mehrere Teillichtbündel zerlegter Lichtstrahl eine gleichmässige Winkelverteilung erfährt und somit eine grösstmögliche gleichmässige Verteilung von Abschattungen vorgenommen wird, die an der Eintrittsfläche beispielsweise des Lichtleiters zu einer gleichmässig reduzierten Helligkeit führen. Durch die Anordnung von mehreren Zonen mit jeweils unterschiedlich grossen Durchbrechungen kann in vorteilhafter Weise einfach erreicht werden, dass je nach Erfordernis unterschiedliche Lichtintensität an die Eintrittsfläche des Lichtleiters gelangt.
Darüber hinaus ist die Blende sehr einfach herstellbar und der erforderliche räumliche Platzbedarf äusserst gering, was auch wieder in vorteilhafter Weise zu einer kleineren Baugrösse der Beleuchtungseinrichtung führt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mit den Durchbrechungen versehenen Zonen Sektoren einer kreisförmigen dünnwandigen Blendenscheibe sind, die ausserhalb des nutzbaren Strahlenganges der Lichtquelle drehbar gela gert ist. Durch diese Ausbildung der Blende kann in einfacher Weise eine sehr flache und wirkungsvolle Blende geschaffen werden, die einen raschen Wechsel der Beleuchtungsintensität ermöglicht, einfach herzustellen und leicht bedienbar ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es aber auch möglich, dass die mit den Durchbrechungen versehenen Zonen vorzugsweise rechtekkige Abschnitte einer quer zum Strahlengang der Lichtquelle verschiebbaren dünnwandingen Blendenplatte sind. Diese erfindungsgemässe Ausführungsform ermöglicht eine sehr flache Ausbildung der Blende, wodurch eine niedere Bauhöhe der Beleuchtungseinrichtung erzielbar ist.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Beleuchtungseinrichtung zu erzielen wird gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, dass jede mit Durchbrechungen versehene Zone mindestens gleich gross wie der Querschnitt des nutzbaren Strahlenganges der Lichtquelle ist. Diese Massnahme trägt wesentlich dazu bei, dass die Helligkeitsverteilung an der Eintrittsfläche des Lichtleiters über seinen gesamten Querschnitt gleichmässig ist.
Um die Helligkeitsverteilung bei Abblendung des von der Lichtquelle emittierten Lichtes gleichmässig zu halten, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfin dung vorgeschlagen, dass die Abstände benachbarter sechseckiger Durchbrechungen zueinander zumindest in jeder einzelnen Zone gleichgross sind.
Besonders bei starker Abblendung des Lichtstrahles der Lichtquelle ist es erforderlich, eine grösstmögliche gleichmässige Helligkeitsverteilung zu erreichen, was in vorteilhafter Weise gemäss weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht wird, dass in Zonen starker Reduzierung der Lichtintensität die Abstände benachbarter sechsekkiger Durchbrechungen grösser als die Weite der Durchbrechungen vorgesehen sind.
Um in vorteilhaft einfacher Weise bei Bedarf auch die gesamte von der Lichtquelle emittierte Lichtintensität an die Eintrittsfläche des Lichtleiters führen zu können und hiebei die Bedienung der Lichtquelle einfach zu halten, wird gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung vorgeschlagen, dass eine Zone zur Reduzierung der Lichtintensität einer \ffnung für den freien Durchtritt des Strahlenganges der Lichtquelle durch die Blendenscheibe bzw. durch die Blendenplatte benachbart angeordnet ist. Durch diese bauliche Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass für die Handhabe der Blende ein einziger Drehknopf bzw. Schieber erforderlich ist, dem eine mit Markierungen versehene Skala zugeord net ist, nach der eine gewünschte Intensitätsschwächung oder die volle Leistung bzw. die totale Abschattung der Lichtquelle einstellbar ist.
Wird für besondere Objektbetrachtungen eine bestimmte Farbtemperatur gefordert, so wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, dass die Blendenscheibe bzw. Blendenplatte aus transparentem Werkstoff besteht, der mit einer für Licht undurchsichtigen Schichte versehen ist, wobei die Durchbrechungen durch Ausnehmungen in dieser für Licht undurchlässigen Schicht gebildet sind und, vorzugsweise, der transparente Werkstoff mindestens ein Farbfilter ist.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt. Hiebei zeigen:
Fig. 1 schematisch die Beleuchtungseinrichtung und
Fig. 2 eine Ausführungsform der Blende.
In Fig. 1 ist schematisch die Beleuchtungseinrichtung dargestellt und mit 1 bezeichnet. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung wird insbesondere für die Beleuchtung von Objekten in der Mikroskopie, Endoskopie, etc. verwendet. Generell kann eine der artige Beleuchtungseinrichtung stets dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn das zu betrachtende Objekt entfernt von der Beleuchtungseinrichtung 1 bzw. Lichtquelle positioniert ist.
Als Lichtquelle 2 der Beleuchtungseinrichtung 1 wird eine sogenannte Kaltlichtspiegellampe verwendet. Diese weist einen Reflektor auf, der einerseits das emittierte Licht auf die Eintrittsfläche des Lichtleiters 4 projiziert und andererseits die Wärmestrahlung der Lichtquelle 2 ableitet. Hiedurch wird vermieden, dass sich der angekoppelte Lichtleiter unzulässig erwärmt.
Die elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen zur Energieversorgung innerhalb der Beleuchtungseinrichtung 1 sind nicht dargestellt. Ebenso ist die mechanische Kopplungseinrichtung für den Lichtleiter 4 an die Beleuchtungseinrichtung 1 nur schematisch dargestellt.
Für viele Einsatzzwecke der Beleuchtungseinrichtung 1 ist es erforderlich, die Helligkeit des auf den Lichtleiter 4 auftreffenden Lichtes zu reduzieren ohne dass eine Änderung der Farbtemperatur des Lichtes auftritt. Um nun eine Reduzierung der Lichtintensität ohne Änderung der Farbtemperatur zu erreichen, ist im Strahlengang der Lichtquelle 2 zur Eintritts fläche 5 des Lichtleiters 4 die Blende 6 angeordnet. Diese Blende 6 besteht beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 im wesentlichen aus einer kreisförmigen Scheibe, die drehbar mit ihrer Welle 7 in der Beleuchtungseinrichtung 1 gelagert ist. Mit der Welle 7 ist der Drehknopf 8 fix verbunden, der zur Einstellung der Reduzierung der Lichtintensität vom Benützer der Beleuchtungseinrichtung betätigt wird.
Gemäss Fig. 2 weist die Blende 6 eine Vielzahl von Durchbrechungen 12, 13, 14, 15 auf, die sechseckförmige Gestalt haben. Diese Durchbrechungen sind in sektorförmigen Zonen 8 bis 11 angeordnet, wobei die Durchbrechungen 12 der Zone 8 grösser als die Durchbrechungen 13 der Zone 9, die Durchbrechungen 14 der Zone 10 kleiner als die Durchbrechungen 13 und die Durchbrechungen 15 der Zone 11 kleiner als die Durchbrechungen 14 der Zone 10 ausgebildet sind.
Je nach Drehstellung der scheibenförmigen Blende 6 kann dann mehr oder weniger Licht durch die Blende 6 hindurchtreten. Die Blende 6 ist derart im Strahlengang zwischen Lichtquelle 2 und Eintrittsfläche 5 des Lichtleiters 4 positioniert, dass eine Änderung des Raumwinkels der Lichtstrahlung nicht auftritt. Hiedurch wird eine gleichmässige Verteilung der reduzierten Beleuchtungsstärke über die gesamte Eintrittsfläche 5 des Lichtleiters 4 erreicht. Zur Er zielung einer grösstmöglichen Gleichmässigkeit der reduzierten Lichtintensität sind die Abstände benachbarter sechseckiger Durchbrechungen 12 bis 15 in jeder einzelnen Zone 8 bis 11 gleich gross. Zur gleichmässigen Schachtelung bzw. gleichmässigen Verteilung der Durchbrechungen 12 bis 15 weisen diese gleichlange Sechseck-Seiten auf.
Die Abstände benachbarter sechseckiger Durchbrechungen 12 bis 15 sind zumindest in jeder einzelnen Zone 8 bis 11 gleich gross. In der Zone 11 zur starken Reduzierung der Lichtintensität sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Abstände benachbarter sechseckiger Durchbrechungen 15 grösser als die Weite der Durchbrechungen 15 vorgesehen.
Benachbart zur Zone 8 mit geringster Schwächung der Lichtintensität ist eine \ffnung 16 in der Blende 6 vorgesehen, die den freien Durchtritt des Strahlenganges der Lichtquelle 2 an die Eintrittsfläche 5 des Lichtleiters 4 gestattet. Zwischen dieser \ffnung 16 und der Zone 11 ist die Blende 6 undurchsichtig ausgeführt, um im Bedarfsfall die Lichtstrahlung gänzlich zu unterbinden.
Die Blende kann auch als nicht dargestellte sich längs erstreckende Blendenplatte ausgebildet sein, die beispielsweise rechteckige Abschnitte als Zonen mit den sechseckförmigen Durchbrechungen gemäss Fig. 2 aufweist. Diese nicht dargestellte Blendenplatte ist dann beispielsweise ihrer Länge nach im Strahlengang der Lichtquelle 2 verschiebbar gelagert und über einen Schieber oder über ein Ritzel und Zahnstange bzw. über einen Seilzug verstellbar.
Sowohl die scheibenförmige Blende 6 als auch die plattenförmige Blende sind aus dünnem, steifem und für Licht undurchlässigem Material gefertigt. Die Durchbrechungen können durch Stanzen oder Ätzen hergestellt werden. Ebenso ist es denkbar, die Blende 6 aus transparentem Werkstoff zu fertigen, mit einer für Licht undurchlässigen Schicht zu versehen und die Durchbrechungen 12 bis 15, 16 beispielsweise durch Ätzen freizustellen.
Es kann hiebei die Blende 6 auch aus transparentem färbigem Werkstoff gefertigt sein, um stets Licht vorbestimmter konstanter Farbtemperatur aber auch mit unterschiedlicher Intensität für die Beleuchtung verfügbar zu haben.
The invention relates to a lighting device with an electrical light source, in particular for illuminating the light entry surface of a light guide or the like. a movable diaphragm provided with hexagonal openings being provided to reduce the light intensity striking the light entry surface of the light guide.
Such a light source with an aperture arrangement is known from DE-OS 3 526 993. This diaphragm arrangement prevents the spectral characteristic from changing as a result of the light reduction amount of this diaphragm arrangement by arranging a diaphragm in the parallel beam emitted by the illumination source, this diaphragm consisting of a large number of two-dimensionally arranged diaphragm units which have light-transmitting openings with a small cross-sectional area and light shading area , which are designed as tubular surfaces surrounding the side surfaces of the openings. A device is provided which rotates the diaphragm from a position in which the tubular surfaces are parallel to the optical axis to a position in which these surfaces cross the optical axis at a suitable angle.
The known diaphragm arrangement or known design of the diaphragm has the disadvantage that its manufacture is complex and the space required to achieve a sufficiently large swivel range is relatively large, which disadvantageously increases the size of the entire lighting device. In addition, in the dimmed state, i.e. So when the screen is pivoted, there are relatively large areas of shadowing, which tend to lead to an uneven distribution of brightness at the entrance surface of the light guide.
The invention is therefore based on the object of providing a lighting device with an adjustable diaphragm which avoids the disadvantages of the known diaphragm arrangement. According to the invention, it is therefore proposed in a lighting device of the type mentioned at the outset that the diaphragm has a plurality of zones of openings arranged next to one another, openings being of the same size in each zone, but openings of different sizes being provided in adjacent zones, and that all zones in a plane, preferably perpendicular to the beam path of the light emitted by the light source.
These measures according to the invention ensure that a light beam which is broken down into a plurality of partial light beams when the illuminance setting is weakened experiences a uniform angular distribution and thus the greatest possible uniform distribution of shadowing is carried out, which leads to a uniformly reduced brightness on the entrance surface of the light guide, for example. The arrangement of a plurality of zones, each with openings of different sizes, can advantageously be easily achieved that, depending on the requirements, different light intensities reach the entry surface of the light guide.
In addition, the diaphragm is very easy to manufacture and the required space is extremely small, which again advantageously leads to a smaller size of the lighting device.
According to a further feature of the invention, it is proposed that the zones provided with the perforations are sectors of a circular thin-walled diaphragm disk which is rotatably mounted outside the usable beam path of the light source. This design of the diaphragm enables a very flat and effective diaphragm to be created in a simple manner, which enables a rapid change in the lighting intensity, is simple to manufacture and is easy to use.
According to a further feature of the invention, however, it is also possible for the zones provided with the openings to be preferably rectangular sections of a thin-walled diaphragm plate which can be displaced transversely to the beam path of the light source. This embodiment according to the invention enables a very flat design of the diaphragm, as a result of which a low overall height of the lighting device can be achieved.
In order to achieve the highest possible efficiency of the lighting device, it is proposed according to a further feature of the invention that each zone provided with openings is at least as large as the cross section of the usable beam path of the light source. This measure makes a significant contribution to ensuring that the brightness distribution on the entry surface of the light guide is uniform over its entire cross section.
In order to keep the brightness distribution even when the light emitted by the light source is dimmed, it is proposed according to a further feature of the invention that the distances between adjacent hexagonal openings are equal to one another at least in each individual zone.
Particularly when the light beam of the light source is dimmed to a great extent, it is necessary to achieve the greatest possible uniform brightness distribution, which is advantageously achieved according to a further embodiment of the invention in that, in zones where the light intensity is greatly reduced, the distances between adjacent hexagonal openings are greater than the width of the openings are provided.
In order to be able to lead the entire light intensity emitted by the light source to the entry surface of the light guide in an advantageously simple manner and to keep the light source simple to operate, it is proposed according to a further feature of the invention that a zone for reducing the light intensity is a The opening for the free passage of the beam path of the light source through the diaphragm disk or through the diaphragm plate is arranged adjacent. This structural design advantageously ensures that a single rotary knob or slide is required for handling the diaphragm, to which a scale provided with markings is assigned, according to which a desired weakening of intensity or full power or total shadowing of the Light source is adjustable.
If a specific color temperature is required for special object considerations, it is proposed according to a further feature of the invention that the diaphragm disk or diaphragm plate consists of a transparent material which is provided with a layer which is opaque to light, the openings through openings in the latter being opaque to light Layer are formed and, preferably, the transparent material is at least one color filter.
The invention is shown in the drawings in one embodiment, for example. Show here:
Fig. 1 shows schematically the lighting device and
Fig. 2 shows an embodiment of the aperture.
In Fig. 1, the lighting device is shown schematically and designated 1. Such an illumination device is used in particular for illuminating objects in microscopy, endoscopy, etc. In general, such a lighting device can always be used advantageously when the object to be viewed is positioned away from the lighting device 1 or light source.
A so-called cold light mirror lamp is used as the light source 2 of the lighting device 1. This has a reflector which on the one hand projects the emitted light onto the entry surface of the light guide 4 and on the other hand dissipates the heat radiation from the light source 2. This prevents the attached light guide from heating up excessively.
The electrical or electronic devices for energy supply within the lighting device 1 are not shown. Likewise, the mechanical coupling device for the light guide 4 to the lighting device 1 is only shown schematically.
For many purposes of the lighting device 1, it is necessary to reduce the brightness of the light incident on the light guide 4 without a change in the color temperature of the light occurring. In order to achieve a reduction in the light intensity without changing the color temperature, the aperture 6 is arranged in the beam path of the light source 2 to the entry surface 5 of the light guide 4. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, this diaphragm 6 essentially consists of a circular disk which is rotatably mounted with its shaft 7 in the lighting device 1. The rotary knob 8, which is actuated by the user of the lighting device to set the reduction in the light intensity, is permanently connected to the shaft 7.
2, the panel 6 has a plurality of openings 12, 13, 14, 15, which have a hexagonal shape. These openings are arranged in sector-shaped zones 8 to 11, the openings 12 in zone 8 being larger than the openings 13 in zone 9, the openings 14 in zone 10 being smaller than the openings 13 and the openings 15 in zone 11 being smaller than the openings 14 the zone 10 are formed.
Depending on the rotational position of the disk-shaped diaphragm 6, more or less light can then pass through the diaphragm 6. The diaphragm 6 is positioned in the beam path between the light source 2 and the entry surface 5 of the light guide 4 in such a way that there is no change in the solid angle of the light radiation. This achieves a uniform distribution of the reduced illuminance over the entire entry surface 5 of the light guide 4. In order to achieve the greatest possible uniformity of the reduced light intensity, the distances between adjacent hexagonal openings 12 to 15 in each individual zone 8 to 11 are the same. For uniform nesting or uniform distribution of the openings 12 to 15, these have hexagon sides of equal length.
The distances between adjacent hexagonal openings 12 to 15 are at least the same size in each individual zone 8 to 11. In this exemplary embodiment, the spacing between adjacent hexagonal openings 15 larger than the width of the openings 15 are provided in zone 11 for greatly reducing the light intensity.
Adjacent to zone 8 with the slightest weakening of the light intensity, an opening 16 is provided in the diaphragm 6, which permits free passage of the beam path of the light source 2 to the entry surface 5 of the light guide 4. Between this opening 16 and the zone 11, the diaphragm 6 is made opaque in order to completely prevent the light radiation if necessary.
The diaphragm can also be designed as a longitudinally extending diaphragm plate, not shown, which has, for example, rectangular sections as zones with the hexagonal openings according to FIG. 2. This diaphragm plate, not shown, is then, for example, slidably mounted in the beam path of the light source 2 and is adjustable via a slide or via a pinion and rack or via a cable.
Both the disk-shaped diaphragm 6 and the plate-shaped diaphragm are made of thin, stiff and opaque material. The openings can be made by punching or etching. It is also conceivable to manufacture the screen 6 from transparent material, to provide it with a layer impermeable to light and to expose the openings 12 to 15, 16, for example by etching.
The diaphragm 6 can also be made of transparent colored material in order to always have light of a predetermined constant color temperature but also with different intensities available for the illumination.