DE10020348B4 - Reflector for electromagnetic radiation - Google Patents
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Abstract
Reflektor
(1) für
elektromagnetische Strahlen, mit:
– einer optischen Achse (4),
– einer
Reflexionsoberfläche,
die in einem die optische Achse enthaltenden Schnitt eine Schnittkurve
mit wenigstens vier Segmenten (S1, ..., S4) erzeugt, und
– einer
ersten, wenigstens zwei Segmente (S1, S3) umfassenden Segmentgruppe
zur Reflexion von Strahlenauf einen Bereich einer senkrecht zur
optischen Achse (4) stehenden Projektionsebene (6), der bezüglich des
Schnittpunkts der optischen Achse (4) und der Projektionsebene (6)
auf einer Seite der optischen Achse (4) liegt, gekennzeichnet durch
– eine zweite,
wenigstens zwei Segmente (S2, S4) umfassende Segmentgruppe zur Reflexion
von Strahlen im auf einen Bereich der Projektionsebene (6), der
bezüglich
des Schnittpunkts der optischen Achse (4) und der Projektionsebene
(6) auf der anderen Seite der optischen Achse (4) liegt.Reflector (1) for electromagnetic radiation, comprising:
An optical axis (4),
A reflection surface which, in a section containing the optical axis, produces an intersection curve with at least four segments (S1,..., S4), and
A first segment group comprising at least two segments (S1, S3) for the reflection of rays onto a region of a projection plane (6) perpendicular to the optical axis (4), which with respect to the intersection of the optical axis (4) and the projection plane (6) on one side of the optical axis (4), characterized by
A second segment group comprising at least two segments (S2, S4) for reflecting rays onto a region of the projection plane (6) which is at the intersection of the optical axis (4) and the projection plane (6) on the other side of the optical Axis (4) is located.
Description
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor für elektromagnetische Strahlen
mit einer optischen Achse, einer Reflexionsoberfläche, die
in einem die optische Achse enthaltenden Schnitt eine Schnittkurve
mit wenigstens vier Segmenten erzeugt, und mit einer ersten, wenigstens
zwei Segmente umfassende Segmentgruppe zur Reflexion von Strahlen im
wesentlichen auf einen Bereich einer senkrecht zur optischen Achse
stehenden Projektionsebene, der bezüglich des Schnittpunktes der
optischen Achse und der Projektionsebene auf einer Seite der optischen
Achse liegt. Ein solcher Reflektor ist aus der
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Reflektoren für Lichtstrahlen erläutert, die beispielsweise bei Taschenlampen, Stirnlampen und Scheinwerfern für Fahrzeuge verwendet werden. Es ist aber vorgesehen, die Erfindung zur Reflexion beliebiger elektromagnetischer Strahlen einzusetzen, um ein resultierendes, reflektierte Strahlen umfassendes Strahlungsfeld zu erzeugen, das durch Positionsänderungen einer entsprechenden Strahlenquelle im wesentlichen nicht beeinflusst wird. So sind die für den Bereich sichtbarer elektromagnetischer Strahlen (Licht) dargestellten Prinzipien der Erfindung für andere elektromagnetische Strahlen und auch für Schall (insbesondere bei Lautsprechern) und Stosswellen (insbesondere bei Systemen/Verfahren zur fokussierten Ausstrahlung hochenergetischer Strahlen/Wellen) anwendbar.The The present invention will be described below with reference to reflectors for light beams explained that for example, with flashlights, headlamps and headlamps for vehicles be used. However, it is envisaged, the invention for reflection arbitrary use electromagnetic radiation to produce a resultant reflected rays to generate comprehensive radiation field, the through position changes a corresponding radiation source substantially not affected becomes. So are the for the range of visible electromagnetic radiation (light) shown Principles of the invention for other electromagnetic radiation and also for sound (especially at Speakers) and shock waves (especially in systems / processes for the focused emission of high-energy rays / waves) applicable.
Darüber hinaus kann die Erfindung nicht nur für Reflektoren zum Aussenden von elektromagnetischen Strahlen verwendet werden, sondern auch für Reflektoren zum Auffangen elektromagnetischer Strahlen. In diesem Fall sind die in der vorliegenden Beschreibung der Erfindung dargestellten Zusammenhänge zum Aussenden von elektromagnetischen Strahlen auf ein Empfangen derartiger Strahlen zu übertragen. So sind beispielsweise die dargestell ten Strahlenverläufe in ihrer Richtung umzukehren und die jeweiligen Strahlenquellen durch geeignete Strahlensenken (Empfänger für Strahlen) zu ersetzen, wobei dann z. B. eine Strahlungsmessung mittels eines Detektors relativ unempfindlich gegen eine Positionsänderung des Detektors und/oder des Reflektors ist.Furthermore the invention can not only for Reflectors used to emit electromagnetic radiation but also for reflectors for collecting electromagnetic radiation. In this case are those shown in the present description of the invention relationships for emitting electromagnetic radiation upon receiving to transmit such rays. For example, the dargestell th ray trajectories in their Direction to reverse and the respective radiation sources by appropriate Radiation sinking (receiver for rays) to replace, in which case z. B. a radiation measurement by means of a Detector relatively insensitive to a change in position of the detector and / or the reflector.
Stand der TechnikState of technology
Bei Reflektoren für elektromagnetische Strahlen wird die Reflexionsoberfläche normalerweise für eine vorgegebene Position der Strahlenquelle ausgelegt, so daß ein gewünschtes, optimales Strahlungsfeld erzeugt wird, wenn sich die Strahlenquelle an der vorgegebenen Position in dem Reflektor befindet. Insbesondere bei Reflektoren für einfache, elektromagnetische Strahlen aussendende Vorrichtungen (z. B. Taschenlampen, Fahrradscheinwerfer) und bei Reflektoren, die äußeren (mechanischen) Belastungen (z. B. Erschütterungen) ausgesetzt sind (z. B. Flugzeug- und Motorradscheinwerfer, Suchscheinwerfer an geländegängigen Fahrzeugen), kann aber nicht gewährleistet werden, daß die Strahlenquelle an der vorgegebenen, gewünschten Position im Reflektor angeordnet wird oder dieselbe beibehält.at Reflectors for Electromagnetic rays normally become the reflection surface for one predetermined position of the radiation source designed so that a desired, optimal radiation field is generated when the radiation source to the predetermined position is in the reflector. Especially at reflectors for simple, electromagnetic radiation emitting devices (eg flashlights, bicycle headlamps) and reflectors, the outer (mechanical) Loads (eg vibrations) are exposed (eg aircraft and aircraft) Motorcycle headlights, searchlight on all-terrain vehicles), but can not guaranteed be that the Radiation source at the predetermined, desired position in the reflector is arranged or retains the same.
Wird eine Strahlenquelle nicht an der vorgegebenen, gewünschten Position in dem Reflektor angeordnet oder kommt es zu einer Positionsänderung der Strahlenquelle z. B. während des Betriebs, kann sich das resultierende Strahlungsfeld ändern. Wie nachfolgend am Beispiel eines herkömmlichen Reflektors mit einer Kegelschnittkurve dargestellt, können solche Positionsänderungen einer Strahlenquelle ein deutlich verschlechtertes resultierendes Strahlungsfeld verursachen sowie eine Korrektur der Position der Strahlenquelle (z. B. durch Wartung/Austausch entsprechender Komponenten) erforderlich machen.Becomes a radiation source not at the predetermined, desired Position arranged in the reflector or there is a change in position of the Radiation source z. During of operation, the resulting radiation field may change. As below using the example of a conventional one Reflectors represented by a conic curve, such position changes a source of radiation significantly worsened resulting Radiation field cause as well as a correction of the position of the Radiation source (eg by maintenance / replacement of corresponding components) make necessary.
Ausgehend
von dem Brennpunkt
Das
resultierende Strahlungsfeld LA der
Um
wie in
Wird
die Strahlenquelle
Befindet
sich die Strahlenquelle
Bei
einer Positionsänderung
der Strahlenquelle
Unter
Positionsänderungen
der Strahlenquelle sind nicht nur physikalische Positionsänderungen,
d. h. durch Verschiebung der Strahlenquelle verursachte Positionsänderungen,
zu verstehen, sondern alle die Strahlenquelle betreffenden Änderungen,
die dazu führen,
daß Strahlenbündel der
Strahlenquelle von einer Position ausgesendet werden, die nicht
der vorgegebenen Position
In
beiden Fällen
gemäß
Darüber hinaus ist es bei einfache Reflektoren umfassenden Vorrichtungen normalerweise nicht vorgesehen, die Position der Strahlenquelle zu korrigieren, oder eine derartige Positionskorrektur ist während des Betriebs derselben nicht oder nur mit unverhältnismässig hohem Aufwand durchzuführen.Furthermore it is usually with simple reflectors comprehensive devices not intended to correct the position of the radiation source, or such position correction is during operation thereof not or only disproportionately high To carry out effort.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reflektor für elektromagnetische Strahlen bereitzustellen, der ein Strahlungsfeld erzeugt, das relativ unempfindlich gegen Positionsänderungen einer Strahlenquelle ist.task The present invention is a reflector for electromagnetic Provide rays that generates a radiation field, the relative insensitive to changes in position a radiation source.
Erfindungsgemäße LösungInventive solution
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Reflektor gemäss Anspruch 1 gelöst.The Object of the present invention is achieved by a reflector according to claim 1 solved.
In bekannter Weise weist der Reflektor für elektromagnetische Strahlen eine optische Achse und eine Reflexionsoberfläche derart auf, dass ein Schnitt durch die reflektierende Oberfläche, der die optische Achse enthält, wenigstens vier Segmente aufweist. Erfindungsgemäß sind die Segmente der Schnittkurve zwei unterschiedlichen Gruppen zugeordnet, von denen eine Strahlen zumindest größtenteils quer durch die optische Achse reflek tiert, während die andere Strahlen zumindest größtenteils ohne Durchquerung der optischen Achse reflektiert. Diese Bedingungen gelten zumindest in einer Projektionsebene, die einen Abstand vom Reflektor hat, der dem gewünschten Beleuchtungsbereich des Reflektors entspricht. Im Spezielleren umfaßt der Reflektor in kennzeichnender Weise eine erste, wenigstens zwei Segmente umfassende Segmentgruppe zur Reflexion von Strahlen im wesentlichen auf einen Bereich der Projektionsebene, der bezüglich des Schnittpunkts der optischen Achse und der Projektionsebene auf einer Seite der optischen Achse liegt. Ferner weist der Reflektor eine zweite, wenigstens zwei Segmente umfassende Segmentgruppe zur Reflexion von Strahlen im wesentlichen auf einen Bereich der Projektionsebene auf, der bezüglich des Schnittpunkts der optischen Achse und der Projektionsebene auf der anderen Seite der optischen Achse liegt.In known manner, the reflector for electromagnetic radiation an optical axis and a reflection surface such that a section through the reflective surface, which contains the optical axis, has at least four segments. According to the invention, the segments are the cutting curve assigned to two different groups, one of which beams at least for the most part Reflected across the optical axis, while the other rays at least mostly without Traversing the optical axis reflected. These conditions apply at least in a projection plane that is a distance from the Reflector has the desired Illumination range of the reflector corresponds. More specifically, the reflector comprises in characteristically a first, at least two segments comprehensive Segment group for the reflection of rays substantially to one Area of the projection plane, which with respect to the intersection of the optical axis and the projection plane on one side of the optical Axis is. Furthermore, the reflector has a second, at least two Segments comprehensive segment group for the reflection of rays in the essential to an area of the projection plane, the point of intersection the optical axis and the projection plane on the other side the optical axis is located.
Diese segmentweise Gestaltung der Reflexionsoberfläche macht das resultierende Strahlungsfeld gegenüber Positionsänderungen einer Strahlenquelle unempfindlich, indem Segmente der Reflexionsoberfläche so geformt und angeordnet werden, daß Positionsänderungen der Strahlenquelle zu keinen wesentlichen Änderungen der einzelnen reflektierten Strahlen der Segmente führen.This segmental design of the reflection surface makes the resulting radiation field to changes in position of a beam Source insensitive by segments of the reflection surface are formed and arranged so that changes in position of the radiation source lead to no significant changes in the individual reflected rays of the segments.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Segmentgruppen so zusammengestellt, daß der Reflektor auf beiden Seiten der optischen Achse jeweils Segmente aufweist. Insbesondere ist in diesem Fall eine Reflexionsoberfläche zu bevorzugen, die bezüglich der optischen Achse symmetrisch ist. Von den Segmenten reflektiert zumindest eines einfallende Strahlung so, daß sie nach der Reflexion die optische Achse bis zu der oben definierten Projektionsebene schneidet, während zumindest ein weiteres Segment auf dieser Seite der optischen Achse die einfallende Strahlung so reflektiert, daß sie bis zur Projektionsebene die optische Achse nicht schneidet. Dabei sind die Reflektor-Segmente so ausgerichtet und geformt, daß auf jedem Teilfeld der genannten Projektionsebene bei der vorgesehenen Positionierung der Strahlungsquelle zumindest zwei von unterschiedlichen Segmenten kommende reflektierte Teilstrahlen einander im wesentlichen überlagern, in jedem Bereich des auszuleuchtenden Feldes auf der Projektionsebene also eine "doppelte" Beleuchtung in dem Sinne stattfindet, daß dort Strahlung von unterschiedlichen Segmenten auftrifft. Dabei ist die genannte Projektionsebene in einem solchen Abstand von der Strahlungsquelle und dem Reflektor angeordnet, der dem Abstand entspricht, in dem die Leuchte, in der der Reflektor eingesetzt wird, eine optimale Ausleuchtung erreichen soll. Die Wahl dieses Abstandes hängt u.a. von der Art und Verwendung der Vorrichtungen ab, in denen ein erfindungsgemäßer Reflektor verwendet wird. So kann z. B. bei einer Taschenlampe der Abstand der Projektionsebene vom Reflektor im Bereich einiger Meter (z. B. 10 bis 20 Meter) und bei Stirnlampen für Sportler oder Höhlenforscher im Bereich von 3 bis 5 Metern liegen, während die Abstände bei einer Stirnleuchte, die für Nahbeleuchtung vorgesehen ist, im Bereich von z. B. 20 bis 50 cm und bei Flugzeugscheinwerfern im Bereich von z. B. 100 bis 300 Metern liegen können.According to one preferred embodiment the invention, the segment groups are assembled so that the reflector each has segments on both sides of the optical axis. In particular, in this case a reflection surface is to be preferred, the re the optical axis is symmetrical. At least reflected by the segments an incident radiation such that after reflection the optical axis cuts to the projection plane defined above, while at least one more segment on this side of the optical axis the incident radiation is reflected so that it reaches the projection plane the optical axis does not intersect. Here are the reflector segments so aligned and shaped that on each Subfield of said projection level in the intended positioning the radiation source at least two of different segments coming reflected partial beams essentially overlap one another, in each area of the field to be illuminated on the projection plane, then a "double" lighting in the Meaning that takes place there Radiation from different segments hits. It is the said projection plane at such a distance from the radiation source and the reflector, which corresponds to the distance in which the lamp in which the reflector is used, an optimal To achieve illumination. The choice of this distance depends i.a. from the type and use of the devices in which a reflector according to the invention is used. So z. B. in a flashlight the distance the projection plane of the reflector in the range of a few meters (z. B. 10 to 20 meters) and headlamps for athletes or speleologists in the range of 3 to 5 meters, while the distances at a headlamp that for Nahbeleuchtung is provided, in the range of z. B. 20 to 50 cm and in aircraft headlights in the range of z. B. 100 to 300 meters can lie.
Insbesondere kann die Reflekxionsoberfläche so gestaltet sein, daß zueinander symmetrische Bereiche der Reflekxionsoberfläche jeweils zu Reflexion von Strahlen auf die beiden genannten Bereiche der Projektionsebene ausgelegt sind. Das heißt, daß jeder dieser Bereiche Strahlen auf die Bereiche der Projektionsebene reflektieren kann, die bezüglich des Schnittpunkts der optischen Achse und der Projektionsebene auf beiden Seiten der optischen Achse liegen.Especially can the Reflekxionsoberfläche be designed so that each other Symmetrical areas of Reflekxionsoberfläche each to reflect from Rays on the two mentioned areas of the projection plane are designed. This means, that everybody These areas reflect rays on the areas of the projection plane can that be regarding the Intersection of the optical axis and the projection plane on both Pages of the optical axis lie.
Ein weiterer Vorteil dieser segmentweisen Gestaltung des Reflektors besteht darin, daß ein komplettes Strahlungsfeld erzeugt wird, selbst wenn eine Hälfte des Reflektors abgedeckt ist. Das heißt, auch in diesem Fall wird ein kreisförmiges Strahlungsfeld erzeugt, wenn der Reflektor rotationssymmetrisch ist. Im Gegensatz dazu erzeugen bekannte Reflektorformen bei einer abgedeckten Hälfte des Reflektors nur ein halbes Strahlungsfeld, das bei einem rotationssymmetrischen Reflektor halbkreisförmig ist.One Another advantage of this segmental design of the reflector is that a complete Radiation field is generated even if half of the reflector is covered. That means, too in this case becomes a circular Radiation field generated when the reflector is rotationally symmetric is. In contrast, known reflector shapes produce at one covered half of the reflector only half a radiation field, the case of a rotationally symmetric Reflector semicircular is.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Segmente des Reflektors auf jeder Seite der optischen Achse so gestaltet, daß diejenigen Segmente, die näher am äußeren Rand des Reflektors (d.h. an der Lichtaustrittsöffnung des Reflektors) liegen, in den mittleren Bereich des Beleuchtungsfeldes die Strahlung abbilden (reflektieren). Hierbei reflektiert bevorzugt ein Randsegment oder einige Randsegmente Strahlenbündel großteils unter Schneidung der optischen Achse auf die Projektionsebene, während das andere Randsegment oder die anderen Randsegmente Strahlenbündel großteils ohne Schneidung der optischen Achse auf die Projektionsebene reflektieren. Demgegenüber reflektieren bei diesem Ausführungsbeispiel diejenigen Segmente, die näher am Scheitel des Reflektors liegen, stärker in den Randbereich des auszuleuchtenden Beleuchtungsfeldes, wobei auch hier Strahlenbündel großteils unter Schneidung der optischen Achse und Strahlenbündel großteils ohne Schneidung der optischen Achse auf die Projektionsebene reflektiert werden. Dies hat zur Folge, daß bei einer Änderung der Position der Strahlungsquelle in bezug auf den Reflektor und damit Abweichung der Position von der idealen Stellung, sich die Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes im mittleren Bereich weniger ändert als außen.According to one Another preferred embodiment of the invention are the segments of the reflector on each side of the optical axis designed so that those Segments closer on the outer edge of the reflector (i.e., at the light exit aperture of the reflector), depict the radiation in the middle area of the illumination field (reflect). In this case, preferably reflects an edge segment or some edge segments of the beam mostly under Cutting the optical axis onto the projection plane while the other edge segment or the other edge segments ray bundles mostly without Reflecting cutting of the optical axis on the projection plane. In contrast, reflect in this embodiment those segments closer lie at the apex of the reflector, stronger in the edge area of the illuminating field to be illuminated, in which case bundle of rays largely under Cutting the optical axis and bundles of rays mostly without cutting the optical axis are reflected on the projection plane. This has the consequence that at a change the position of the radiation source with respect to the reflector and hence deviation of the position from the ideal position, the Illumination of the illumination field in the middle area changes less than Outside.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Länge der Segmente (bei gekrümmten Segmenten die Kurvenlänge) von Segment zu Segment in Richtung auf die Lichtaustrittsöffnung des Reflektors größer gewählt wird. Dies ermöglicht eine gleichmäßige (homogene) Lichtverteilung im ange strebten Beleuchtungsfeld durch Überlagerung von Teilstrahlen mit jeweils zumindest annähernd ähnlichen Abmessungen senkrecht zur optischen Achse. Dabei ist gemäß einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung vorgesehen, daß die Krümmung der einzelnen Segmente von der Lichtaustrittsseite des Reflektors zum Scheitel hin größer wird. Auch diese Maßnahme fördert das Erreichen der oben angesprochenen Ziele der Erfindung.A Another preferred embodiment of the invention provides that the length of Segments (with curved Segments the curve length) from segment to segment in the direction of the light exit opening of the Reflector is chosen larger. this makes possible a uniform (homogeneous) Light distribution in the desired lighting field due to overlapping of partial beams, each with at least approximately similar dimensions perpendicular to the optical axis. It is according to another preferred Variant of the invention provided that the curvature of the individual segments becomes larger from the light exit side of the reflector to the apex. Also this measure promotes the achievement of the above-mentioned objects of the invention.
Bei dem Verfahren zum Erzeugen einer Reflektorform für elektromagnetische Strahlen wird in bekannter Weise eine optische Achse und eine senkrecht zu der optischen Achse angeordnete Projektionsebene im obigen Sinne definiert sowie eine Reflexionsoberfläche erzeugt, die in einem Schnitt entlang der optischen Achse zu einer Schnittkurve mit wenigstens vier Segmenten führt. Erfindungsgemäß wird die Reflexionsoberfläche so erzeugt, daß eine erste, wenigstens zwei Segmente umfassende Segmentgruppe Strahlen im wesentlichen auf einen Bereich der Projektionsebene reflektiert, der bezüglich des Schnittpunkts der optischen Achse und der Projektionsebene auf einer Seite der optischen Achse liegt. Ferner wird die Reflexionsoberfläche erfindungsgemäß so erzeugt, daß eine zweite, wenigstens zwei Segmente umfassende Segmentgruppe Strahlen im wesentlichen auf einen Bereich der Projektionsebene reflektiert, der bezüglich des Schnittpunkts der optischen Achse und der Projektionsebene auf der anderen Seite der optischen Achse liegt.In the method for generating a reflector shape for electromagnetic radiation, an optical axis and a projection plane arranged perpendicularly to the optical axis are defined in the above sense in a known manner, and a reflection surface is produced, which extends in a section along the optical axis leads to an average curve with at least four segments. According to the invention, the reflection surface is generated such that a first segment group comprising at least two segments reflects rays substantially onto a region of the projection plane which lies on one side of the optical axis with respect to the intersection of the optical axis and the projection plane. Furthermore, according to the invention, the reflection surface is produced in such a way that a second segment group comprising at least two segments reflects rays substantially onto a region of the projection plane which lies on the other side of the optical axis with respect to the intersection of the optical axis and the projection plane.
"Segmente" im Sinne dieser Erfindung sind insbesondere Abschnitte des Reflektors, die sich hinsichtlich ihrer geometrischen Form unterscheiden. Insbesondere kann die unterschiedliche Formgebung darin bestehen, daß die Segmente eben (gerade) und/oder unterschiedlich gekrümmt sind. Beispielsweise können unterschiedliche Krümmungen dann vorliegen, wenn verschiedene Segmente gemäß unterschiedlichen Kegelschnitten geformt sind. Es können auch Segmente vorgesehen sein, die zumindest teilweise eine Teil-Kugelform haben."Segments" in the sense of this Invention are in particular sections of the reflector, which themselves differ in terms of their geometric shape. Especially the different shape can consist in that the segments flat (straight) and / or curved differently. For example, different Curvatures then present when different segments according to different conic sections are shaped. It can Also be provided segments that at least partially a partial spherical shape to have.
Unterschiedliche Segmente im Sinne dieser Erfindung sind auch dann gegeben, wenn zwei Segmente zwar mathematisch denselben Kegelschnitt darstellen, aber so im Reflektor angeordnet sind, daß sie unterschiedliche Brennpunkte haben.different Segments in the context of this invention are also given if two segments represent mathematically the same conic section, but are arranged in the reflector so that they have different foci to have.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Übergänge zwischen den erfindungsgemäß im vorstehenden Sinne unterschiedlich geformten und benachbarten Segmenten nicht besonders gestaltet werden müssen (z. B. abgerundet), da unmittelbar benachbarte erfindungsgemäße Segmente Strahlen nicht auf unmittelbar benachbarte Bereiche sondern auf voneinander beabstandete Bereiche einer gewünschten Projektionsebene reflektieren. Auf diese Weise können im insgesamt entstehenden Beleuchtungsfeld keine in Homogenitäten hinsichtlich der Intensitätsverteilung auftreten.One Another advantage of the invention is that the transitions between the invention in the above Not sense differently shaped and adjacent segments must be specially designed (For example, rounded), since immediately adjacent inventive segments rays not on immediately adjacent areas but on each other spaced areas of a desired Reflect the projection plane. In this way, in the overall resulting Illumination field none in homogeneities with regard to the intensity distribution occur.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungpreferred embodiments the invention
Im einfachsten Fall weist der erfindungsgemäße Reflektor eine Reflexionsoberfläche auf, die bezüglich der optischen Achse rotationssymmetrisch ist. Derartige Reflektoren werden beispielsweise bei Taschenlampen, Stirnlampen und Fahrradscheinwerfern verwendet.in the In the simplest case, the reflector according to the invention has a reflection surface, the re the optical axis is rotationally symmetrical. Such reflectors For example, with flashlights, headlamps and bicycle headlights used.
Die Erfindung läßt sich aber auch analog bei rinnenförmigen Reflektoren einsetzen, die nicht rotationssymmetrisch zur optischen Achse sind. Solche Reflektoren sind im allgemeinen langgestreckt, geradlinig und trogförmig.The Invention can be but also analogous to trough-shaped Insert reflectors that are not rotationally symmetric to the optical Axis are. Such reflectors are generally elongate, straight and trough-shaped.
Die Empfindlichkeit des Reflektors gegenüber Positionsänderungen von Strahlenquellen kann besonders reduziert werden, wenn die Segmente der ersten und zweiten Segmentgruppen abwechselnd angeordnet sind, d. h. aufeinanderfolgende Segmente einer Segmentgruppe nicht unmittelbar benachbart sind.The Sensitivity of the reflector to changes in position of radiation sources can be particularly reduced when the segments the first and second segment groups are arranged alternately, d. H. successive segments of a segment group not immediately are adjacent.
Damit mittlere Bereiche von zu erzeugenden Strahlungsfeldern durch Positionsänderungen von Strahlenquellen im wesentlichen nicht verändert werden, sollten jeweils zwei – vorzugsweise benachbarte – Segmente der ersten und zweiten Segmentgruppen so gewählt werden, daß deren Strahlen im wesentlichen auf einen mittleren Bereich der Projektionsebene reflektieren. Hierbei können die zwei Segmente an der Lichtaustrittsöffnung oder an der Scheitelseite des Reflektors angeordnet sein.In order to central areas of radiation fields to be generated by changes in position of radiation sources should not be changed substantially, respectively two - preferably adjacent segments the first and second segment groups are chosen so that their Rays substantially on a central region of the projection plane reflect. Here you can the two segments at the light exit opening or at the vertex side be arranged of the reflector.
Die oben beschriebenen Merkmale und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden auch erreicht, wenn Reflektorformen unter Verwendung des Verfahrens gemäß dem Anspruch 8 erzeugt werden.The above-described features and advantages of preferred embodiments The invention is also achieved when using reflector shapes the method according to the claim 8 are generated.
Kurzbeschreibung der FigurenSummary the figures
Spezielle, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert, von denen zeigen:Specific, preferred embodiments of The invention will be explained with reference to the accompanying figures, of show:
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformendescription preferred embodiments
Die schematischen Darstellungen der Figuren zeigen der Übersicht halber lediglich die Reflektorkomponenten, die bei Reflexionen elektromagnetischer Strahlen eine Rolle spielen. Hierzu zählen insbesondere die Reflexionsoberflächen, optischen Achsen und Positionen von Strahlenquellen. Ferner sind in diesen Figuren die Projektionsebenen und die reflektierten Strahlen sowie die resultierenden Strahlungsfelder dargestellt. Einrichtungen zur Anordnung und energetischen Versorgung von Strahlenquellen, Reflektorkörper, an denen Reflexionsoberflächen ausgebildet sind weggelassen worden.The schematic representations of the figures show the overview only the reflector components that are electromagnetic in reflections Rays play a role. These include in particular the reflection surfaces, optical axes and Positions of radiation sources. Furthermore, in these figures, the Projection planes and the reflected rays as well as the resulting Radiation fields shown. Facilities for arrangement and energetic Supply of radiation sources, reflector body, formed on which reflection surfaces have been omitted.
Die
Strahlenquelle
Bei
der Auslegung der Reflexionsoberfläche wird neben dem "Brennpunkt"
Von
der Strahlenquelle
Das
dritte Segment S3 reflektiert Strahlen der Strahlenquelle
Das
vierte Segment S4 reflektiert Strahlen der Strahlenquelle
Schon
die segmentweise Gestaltung der in
Die
in
Da
derartige symmetrische Reflexionsoberflächen insbesondere bei einfachen
Reflektoren den Normalfall darstellen, wird die Erfindung am Beispiel solcher
symmetrischer Reflexionsoberflächen
erläutert.
Die im vorliegenden gemachten Ausführungen gelten aber auch für nicht
symmetrische Reflexionsoberflächen,
die mit der in
Bei
dem in
Die
Segmente erlauben eine selektive Reflexion von Strahlen der Strahlenquelle
Wie
schon unter Bezugnahme auf
Die
Bei
der in
Dies
führt dazu,
daß die
von den reflektierten Strahlen R4, R4' gebildeten Randbereiche des Strahlungsfeldes
L im Vergleich zu den Randbereichen des Strahlungsfeldes L der
Bei
der in
Während also
im in
Wie
unter Bezugnahme auf die
Es
können
auch mehr als vier einzelne Segmente für die Reflexionsoberfläche des
Reflektors
So
können
beispielsweise fünf,
sechs oder sieben Segmente verwendet werden, wobei einer der Segmentgruppen
zwei, drei, vier oder fünf
Segmente zugeordnet werden können.
Um Positionsänderungen
der Strahlenquelle sowohl in Richtung der Lichtaustrittsöffnung als
auch in Richtung der Öffnung
im Scheitelbereich des Reflektors zu berücksichtigen, sollte die Anzahl
der Segmente geradzahlig sein, wobei normalerweise den zwei Segmentgruppen
jeweils die gleiche Anzahl von Segmenten zugeordnet wird. Die hierbei
resultierenden Strahlungsfelder in Abhängigkeit von Positionsänderungen
der Strahlenquellen entsprechen den resultierenden Strahlungsfeldern
der
Wie
unter Bezugnahme auf
Demgegenüber sollten
der Segmentgruppe, die Strahlen der Strahlenquelle
Die
zuvor gemachten Ausführungen
gelten insbesondere dann, wenn der mittlere Bereich des Strahlungsfeldes
L mit gleichmäßiger Qualität (Leuchtfeldgröße, Intensität, ...)
auf der Projektionsebene
Bei
dem unter Bezugnahme auf die
Bei
der Wahl der Anordnung der beiden Segmente S1 und S2 an der Lichtaustrittsöffnung
Welche der oben beschriebenen Anordnungen der Segmente S1 und S2 der beiden Segmentgruppe das beste Ergebnis im Sinne der Erfindung, d. h. eine weitgehende Unabhängigkeit des resultierenden Beleuchtungsfeldes L von Positionsänderungen der Strahlenquelle, ergibt, hängt von dem gewünschten Strahlungsfeld, der Anzahl und der Größe der einzelnen Segmente, der Anzahl der beiden Segmentgruppen zugeordneten Segmente und dergleichen ab.Which the above-described arrangements of the segments S1 and S2 of the two Segment group the best result in the sense of the invention, d. H. a extensive independence of the resulting illumination field L of position changes of Radiation source, yields, hangs from the desired Radiation field, the number and size of the individual segments, the number of the two segment groups associated segments and the like from.
Die
einzelnen Segmente S1, ..., S4 der Reflexionsebene des Reflektors
Auch
die Länge
der Segmente kann unterschiedlich gewählt werden. So können beispielsweise
gleichlange Segmente verwendet werden, wobei es jedoch vorteilhaft
ist, wenn die Länge
der Segmente ausgehend vom Scheitelbereich des Reflektors
Im
folgenden wird unter Bezugnahme auf
Da
die der Lichtaustrittsöffnung
Zur
Berechnung der Länge
L1 des Segments S1 wird ein Raumwinkel β definiert, der von einer den Punkt
P0 und den "Brennpunkt"
Danach wird, falls das Segment S1 eine gekrümmte Schnittkurve aufweisen soll, die Krümmung des Segments S1 so gewählt, daß der gewünschte in den Figuren dargestellte Strahlengang der reflektierten Strahlen R1 erzeugt wird. Hierbei kann für die Krümmung des Segments S1 der Kurvenschnitt einer Kegelschnittkurve verwendet werden, wobei der Krümmungsradius zu verkleinern ist, um die Breite des Strahlengangs der reflektierten Strahlen R1 zu vergrößern.Thereafter, if the segment S1 is to have a curved sectional curve, the curvature of the segment S1 is selected to produce the desired beam path of the reflected rays R1 shown in the figures. Here, for the curvature of the segment S1, the curved section of a conic curve can be used, wherein the To reduce the radius of curvature is to increase the width of the beam path of the reflected rays R1.
Ferner kann das Segment S1 auch unter Verwendung mehrere Kurvenschnitte konstruiert werden, die unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen und aneinander anschließend angeordnet sind.Further For example, segment S1 can also be made using multiple curved cuts be constructed, which have different radii of curvature and next to each other are arranged.
Nach
der Konstruktion des Segments S1 werden die Segmente S2, S3 und
S4 konstruiert, indem die Konstruktionsschritte für das Segment
S1 entsprechend wiederholt werden. Hierbei kann wie in
Es
ist aber auch möglich
für einzelne
oder mehrere der Segmente unterschiedliche Raumwinkel β zu verwenden.
So kann beispielsweise beim letzten Segment S4 ein kleinerer Raumwinkel β vorgegeben werden,
der durch den Schnittpunkt der Schnittkurve des Segments S4 mit
der Öffnung
5 im Scheitelbereich des Reflektors
Auf
diese Weise ist ein Reflektor für
eine Stirnlampe für
Sportler entwickelt worden, dessen Reflekxionsoberfläche in
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---|---|---|---|
DE10020348A DE10020348B4 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Reflector for electromagnetic radiation |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10020348A DE10020348B4 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Reflector for electromagnetic radiation |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10020348A1 DE10020348A1 (en) | 2001-11-08 |
DE10020348B4 true DE10020348B4 (en) | 2006-02-23 |
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ID=7639937
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10020348A Expired - Fee Related DE10020348B4 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Reflector for electromagnetic radiation |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3507143C2 (en) * | 1984-03-01 | 1991-02-21 | Fusion Systems Corp., Rockville, Md., Us |
-
2000
- 2000-04-26 DE DE10020348A patent/DE10020348B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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DE3507143C2 (en) * | 1984-03-01 | 1991-02-21 | Fusion Systems Corp., Rockville, Md., Us |
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