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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Linse mit
Fresnel-Linsen-Oberfläche(n) und
eine Beleuchtungsvorrichtung, die die verbesserte Linse verwendet.
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Darstellung
verwandter Technik
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Üblicherweise
sind viele der Beleuchtungsvorrichtungen, die bei verschiedenen
Geräten
für optische
Anwendungen zum Lesen und Schreiben einer CD oder DVD und ähnlichem
verwendet werden, so aufgebaut, dass sie die vorbestimmte Eigenschaft aufweisen,
das von einer Lichtquelle (oder mehreren Lichtquellen), zum Beispiel
LED-Element(en) oder Lampe(n), emittierte Licht zu fokussieren,
indem eine Linse an einem mit der/den Lichtquelle(n) bereitgestellten
Träger
angebracht wird, oder indem eine in den Träger integrierte Linse gebildet
wird.
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Um
solch eine Beleuchtungsvorrichtung dünn auszugestalten, muss/müssen die
Lichtquelle(n) nahe bei der Linse angeordnet sein, und die Linse
muss das Licht stärker
fokussieren und eine größere Apertur
haben, mit anderen Worten, sie muss eine kleinere F-Zahl aufweisen.
Als Linse wurde ein transparentes Element verwendet, das zu einer
ungefähr
halb-sphärischen
konvexen Linse geformt wurde, oder ein transparentes Element, das
einen halb-sphärischen
konvexen Linsenteil und einen Prismenbereich aufweist, bei dem eine
Mehrzahl konzentrischer kreisförmiger
Prismen auf einem äußeren Randbereich
des konvexen Linsenteils angeordnet sind, ohne die Dicke der Linse
zu vergrößern.
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Eine
Fresnel-Linsen-Oberfläche
steht hier für
eine Oberfläche,
die einen konvexen Linsenteil und eine Reihe von koaxialen feinen
Prismen umfasst, die koaxial zu einer Mittelachse des konvexen Linsenteils
auf einem äußeren Rand
des konvexen Linsenteils gebildet sind.
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Ferner
steht F-Zahl für
einen Kehrwert der relativen Apertur bei einem optischen System
wie einer Linse. Relative Apertur steht für das Verhältnis zwischen dem Durchmesser
der Linsenapertur und der Brennweite der Linse.
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8 veranschaulicht eine erste
konventionelle Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung
hat ein Gehäuse 60 aus
einem Harz, eine LED 61, die in dem Gehäuse angebracht ist und die einer
Lichtquelle entspricht, und eine halb-sphärische Linse 62, die
so auf dem Gehäuse 60 angebracht
ist, dass sie der LED gegenüberliegt.
Bezugsziffer 63 bezeichnet einen Verbindungsdraht zum Verbinden
der LED 61 und einer Elektrode, die nicht in der Figur
gezeigt ist. Bei der Beleuchtungsvorrichtung hat die halb-sphärische Linse 62 eine
stark Licht fokussierende Wirkung, aber es besteht das Problem,
dass die halb-sphärische
Linse 62 dicker ist, weil die halb-sphärische Linse eine große Linsenapertur
und eine große
Krümmung
aufweist. So kann die Beleuchtungsvorrichtung nicht miniaturisiert
werden, besonders nicht in Bezug auf die Dicke.
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Die 9A und 9B veranschaulichen eine zweite konventionelle
Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung hat ein Gehäuse 70,
eine LED 71 als Lichtquelle, die in dem Gehäuse angebracht
ist, und eine Linse 72, die so auf dem Gehäuse 70 angebracht
ist, dass sie der LED gegenüberliegt,
und die eine Fresnel-Linsen-Oberfläche des lichbrechenden Typs
aufweist. Bezugsziffer 73 bezeichnet einen Verbindungsdraht
zum Verbinden der LED 71 und einer Elektrode, die nicht
in der Figur gezeigt ist.
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Die
Linse 72 hat eine Fresnel-Linsen-Oberfläche, bei der eine konvexe Linse 74 und
ein Prismenbereich 75 mit einer Mehrzahl von ringförmigen Prismen
koaxial mit einer Mittelachse oder optischen Achse der konvexen
Linse 74 ausgebildet sind, eine schräge Oberfläche jedes prismatischen Abschnitts ist
eine gerade Linie oder eine gekrümmte
Linie, die die Oberfläche
einer ursprünglichen
Linse kopiert oder eine leichte Korrektur einer Form vornimmt, um eine
Brechungscharakteristik teilweise zu korrigieren, die Spitzen der
Prismen sind so ausgerichtet, dass sie jeweils ungefähr die gleiche
Höhe haben, und
der Prismenbereich 75 hat in der Draufsicht eine Form von
Wellenringen. Daher wird die gesamte Dicke der konvexen Linse reduziert,
indem überschüssige Bereiche
der Linse entfernt werden, wobei die Linsenfunktionen des Prismenbereichs 75 und
ein Mittelbereich der Linse beibehalten werden.
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Die
Linse 72 mit der Fresnel-Linsen-Oberfläche kann, wenn sie die gleiche
Linsenapertur und die gleiche F-Zahl hat wie die halb-sphärische Linse 62, wie
sie in 8 gezeigt ist,
dünner
sein, und die Dicke der Beleuchtungsvorrichtung ist entsprechend geringer.
Trotzdem wird in den 9A und 9B die Steigung der geneigten
Oberfläche
jedes Prismas zum äußeren Randbereich
der Linse hin steiler, und der Abstand zwischen nebeneinander liegenden Prismen
wird auch kleiner. Daher ist der Fertigungsprozess der Oberflächen des
Prismenbereich 75, mit anderen Worten der Schneidprozess
von Werkzeugen für
die Linse, schwierig, und es gibt das Problem, dass der Fertigungsprozess
des Prismenbereichs eingeschränkt
wird, insbesondere an einer radial äußeren Position der Linse, wenn
die Linse eine große Apertur
hat. Der Winkel zwischen dem einfallenden Licht und der Achse der
Linse nimmt in den Randbereichen der Linse zu. Daraus ergibt sich
das Problem, dass die Lichteffizienz in den Randbereichen abnimmt.
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Die 10A und 10B veranschaulichen eine dritte konventionelle
Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung hat ein Gehäuse 80,
eine Mehrzahl von LEDs 81, die in dem Gehäuse angeordnet
sind, und ein Linsenarrayteil 82, das auf dem Gehäuse 80 angebracht
ist, so dass je eine Linse 83 des Linsenarrays 82 je
einer der LEDs 81 gegenüberliegt.
Das Linsenarrayteil 82 umfasst eine Mehrzahl von halb-sphärischen
Linsen 83, die unabhängig
und nahe beieinander in einer ebenen Konfiguration angeordnet sind.
Je eine LED 81 ist auf einer optischen Achse je einer halb-sphärischen
Linse 83 angeordnet. Ferner bezeichnet Bezugsziffer 84 einen
Verbindungsdraht, um je eine LED 81 und eine nicht in der Figur
gezeigte Elektrode zu verbinden. Diese konventionelle Beleuchtungsvorrichtung
hat eine starke Beleuchtungswirkung mit einem geeigneten Lichtfokus.
Es ist jedoch schwierig, das Linsenarrayteil 82 und die
Beleuchtungsvorrichtung in diesem konventionellen Beispiel dünner zu
machen, ähnlich
wie bei dem ersten konventionellen Beispiel.
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Die 11A und 11B veranschaulichen eine vierte konventionelle
Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung hat im Wesentlichen
den gleichen Zweck wie die dritte konventionelle Beleuchtungsvorrichtung.
Die Beleuchtungsvorrichtung hat eine Mehrzahl von LEDs 91,
die in einem Gehäuse 90 angeordnet
sind, und ein Linsenarrayteil 92, das auf dem Gehäuse 90 angebracht
ist. Das Linsenarrayteil 92 hat eine Mehrzahl von Fresnel-Linsen-Oberflächen 93,
die so angeordnet sind, dass je eine Fresnel-Linsen-Oberfläche 93 je
einer der LEDs 91 gegenüberliegt.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann dünner ausgestaltet werden, aber
es gibt eine Beschränkung
hinsichtlich des Fertigungsprozesses, ähnlich dem zweiten konventionellen
Beispiel.
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Die 12A und 12B veranschaulichen eine fünfte konventionelle
Beleuchtungsvorrichtung. Bei der Beleuchtungsvorrichtung gibt es
eine Mehrzahl von LEDs 101, zum Beispiel sind es hier drei
LEDs, von denen jede je eine der Farben R, G und B emittiert. Die
drei LEDs 101 sind nahe beieinander angeordnet und befinden
sich direkt unter einem Mittelteil einer Linse 100, so
dass jede Lichtfarbe erhalten werden kann. Hier bezeichnet die Bezugsziffer 102 einen Prismenbereich
der Linse 100. Die LEDs 101 sind in die Linse 100 eingebettet.
Ein Hauptproblem bei einer Beleuchtungsvorrichtung, die die Linse 100 verwendet,
ist, dass die Mehrzahl von LEDs nicht alle auf einer optischen Achse
der Linse angeordnet werden können.
Daher kann die Linse mit einer einzigen optischen Linse nicht die
Lichtemissionen aller LEDs 101 optimieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher
ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Linse
zur Verfügung
zu stellen, bei der eine Mehrzahl von Fresnel-Linsen-Oberflächen kombiniert
sind und die eine große
Flexibilität im
Hinblick auf die Gestaltung aufweist, und eine Beleuchtungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die die Linse verwendet und die Leistung einer Linse
verbessert.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Linse zur
Verfügung
zu stellen, die eine größere Brechkraft
hat als eine konventionelle Linse mit einer Fresnel-Linsen-Oberfläche, wobei
die Linse zusätzlich
eine Struktur ohne die Fertigungseinschränkung der Fresnel-Linsen-Oberfläche aufweist,
und die Linse außerdem
eine dünnere
die Linse verwendende Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht.
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Eine
dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Linse zur
Verfügung
zu stellen, die eine Fresnel-Linsen-Oberfläche mit einer Struktur umfasst,
die in der Lage ist, für
eine Mehrzahl von Lichtquellen, die nebeneinander angeordnet sind, und
eine Beleuchtungsvorrichtung, die die Linse verwendet, eine optimale
Linsenform zur Verfügung
zu stellen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Linse ein transparentes
Element mit mindestens zwei Oberflächen, wobei auf jeder der Oberflächen des
transparenten Elements eine Fresnel-Linsen-Oberfläche vorgesehen ist.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Linse ein transparentes
Element und eine Mehrzahl von Fresnel-Linsen-Oberflächen auf
wenigstens einer der Oberflächen
des transparenten Elements. Die Mittelachsen der Mehrzahl von Fresnel-Linsen-Oberflächen weichen
jeweils um eine vorbestimmte Distanz voneinander ab.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
umfasst eine Linse ein transparentes Element mit mindestens zwei
Oberflächen
und eine Fresnel-Linsen-Oberfläche auf
wenigstens einer der Oberflächen
des transparenten Elements. Die Fresnel-Linsen-Oberfläche umfasst
eine gekrümmte Oberfläche auf
dem transparenten Element und eine Mehrzahl von prismatischen Teilen
auf der gekrümmten
Oberfläche.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Linse
mit zwei Fresnel-Linsen-Oberflächen
und eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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2 ist
eine Schnittansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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3 ist
eine Schnittansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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4 ist
eine Schnittansicht, die eine Beleuchtungsvorrichtung zeigt, an
der das dritte Ausführungsbeispiel
der Linse gemäß der vorliegenden Erfindung
angebracht ist.
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5 ist
eine Schnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Beleuchtungsvorrichtung
zeigt, an der das dritte Ausführungsbeispiel
der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist.
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6 ist
ein Graph, der die Licht fokussierende Wirkung bei der Beleuchtungsvorrichtung zeigt,
an der das dritte Ausführungsbeispiel
der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist.
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7A ist
eine Draufsicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel der Linse und
der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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7B ist
eine Ansicht des Schnitts entlang der Linie A-A in 7A.
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8 ist
eine Schnittansicht, die eine erste konventionelle Beleuchtungsvorrichtung
zeigt, die eine halb-sphärische
Linse verwendet.
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9A ist
eine Draufsicht, die eine zweite konventionelle Beleuchtungsvorrichtung
zeigt, die eine Linse mit einer Fresnel-Linsen-Oberfläche verwendet.
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9B ist
eine Schnittansicht von 9A.
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10A ist eine Draufsicht, die eine dritte konventionelle
Beleuchtungsvorrichtung zeigt, die ein Array halb-sphärischer
Linsen und eine Mehrzahl von LED-Elementen verwendet.
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10B ist eine Schnittansicht von 10A.
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11A ist eine Draufsicht, die eine vierte konventionelle
Beleuchtungsvorrichtung zeigt, die ein Linsenarray mit einer Mehrzahl
von unabhängigen
Fresnel-Linsen-Oberflächen
und eine Mehrzahl von LED-Elementen verwendet.
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11B ist eine Schnittansicht von 11A.
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12A ist eine Draufsicht, die eine fünfte konventionelle
Beleuchtungsvorrichtung zeigt, die eine Linse mit einer Fresnel-Linsen-Oberfläche und vielfarbige
LED-Elemente verwendet.
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12B ist eine Schnittansicht von 12A.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen erklärt.
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1 veranschaulicht
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
in der eine Linse mit zwei Fresnel-Linsen-Oberflächen verwendet wird. Die in dem
Ausführungsbeispiel
gezeigte Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse 1, eine Lichtquelle 2, die
im Gehäuse 1 angebracht
ist, und eine Linse 3, die so angeordnet ist, dass sie
der Lichtquelle 2 gegenüberliegt,
und die mit geeigneten Mitteln am Gehäuse 1 befestigt ist.
Die Lichtquelle 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine LED auf.
Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Verbindungsdraht, um
die LED anzuschließen.
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Die
Linse 3 umfasst ein transparentes Element 5 mit
mindestens zwei Oberflächen
und je eine Fresnel-Linsen-Oberfläche 6, die auf je
einer der beiden Oberflächen
des transparenten Elements 5 vorgesehen ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
weist das transparente Element 5 eine im Wesentlichen plattenähnliche
Form auf, und eine erste seiner Oberflächen, zum Beispiel eine obere
Oberfläche 7,
und eine zweite seiner Oberflächen,
zum Beispiel eine untere Oberfläche 8,
ist jeweils mit der Fresnel-Linsen-Oberfläche 6 versehen, also
auf der oberen und unteren Oberfläche. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird,
da die obere und untere Oberfläche 7 und 8 des transparenten
Elements 5 flach sind, die Fresnel-Linsen-Oberfläche 6 auf
jeder der flachen oberen und unteren Oberflächen gebildet. Jede der Fresnel-Linsen-Oberflächen 6 umfasst
zum Beispiel eine halb-sphärische
konvexe Linsenoberfläche 9 in
einem Mittelbereich des transparenten Elements 5 und einen
Prismenbereich 10, der eine Mehrzahl von im Wesentlichen
dreieckigen Prismen umfasst, die in dem Ausführungsbeispiel kreisförmig auf
einem äußeren Randbereich
der konvexen Linsenoberfläche 9 vorgesehen
sind. Eine Mittelachse der Fresnel-Linsen-Oberfläche 6 auf der oberen
Oberfläche 7 und eine
Mittelachse der Fresnel-Linsen-Oberfläche 6 auf der unteren
Oberfläche 8 sind
koaxial angeordnet.
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Weil
jede Fresnel-Linsen-Oberfläche 6 nur die
Hälfte
der insgesamt benötigten
Licht fokussierenden Stärke
aufzuweisen braucht, kann bei dem Ausführungsbeispiel der Spitzenwinkel
jedes Prismas des Prismenbereichs 10 viel stumpfer sein
als jener im zweiten konventionellen Beispiel. Entsprechend kann
der Prismenbereich 10 ohne eine Einschränkung bei der Verarbeitung
geformt werden, besonders am Randbereich der Linse, und ein Durchmesser
jedes Prismenbereichs 10 kann ausreichend groß sein.
Daher kann eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, eine größere Linsenapertur
haben als eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine konventionelle
Linse verwendet, oder, wenn eine Linse gemäß der vorliegenden Erfindung
und eine konventionelle Linse verglichen werden und beide Linsen
die gleiche Apertur haben, kann die F-Zahl der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung kleiner sein. Zusätzlich
ist es möglich,
dass eine Lichtquelle, zum Beispiel eine LED, relativ gesehen näher an der
Linse 3 angeordnet wird und dadurch die Beleuchtungsvorrichtung
dünner
ausgestaltet werden kann.
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2 veranschaulicht
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Linse 20 hat zwei Basisebenen 23a und 23b der
oberen und unteren Prismenbereiche 22a und 22b,
die – wie
in 2 gezeigt – als
sphärische konvexe
Flächen
ausgebildet sind. Die Basisebenen 23a und 23b unterscheiden
sich von den flachen Basisebenen der Linse 3 in 3.
Insbesondere weist das transparente Element 24 bei dem
Ausführungsbeispiel
eine Konfiguration auf, in der eine obere Fläche, die der Basisebene 23a der
Prismenbereiche 22a entspricht, und eine untere Oberfläche, die
der Basisebene 23b der Prismenbereiche 22b entspricht,
jeweils eine konvex gekrümmte
Form hat, und die Fresnel-Linsen-Oberflächen 6 sind
auf den gekrümmten
oberen und unteren Flächen
gebildet. So kann das Bereitstellen der Fresnel-Linsen-Oberflächen auf
den oberen und unteren konvex gekrümmten Flächen eine kombinierte Brennweite
der Linse weiter verkürzen.
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Weiterhin
kann die gekrümmte
Fläche,
die die Basisfläche
der Prismen bildet, nur auf einer Fläche des transparenten Elements 24,
zum Beispiel der oberen Fläche,
vorgesehen sein. Die Form der gekrümmten Fläche ist nicht auf die konvexe
Form beschränkt;
sie kann so geformt werden, dass sie jede beliebige Krümmung besitzt,
und der Linse kann jede Charakteristik verliehen werden, um Schwachpunkte der
Linse, je nach dem Zweck der Linse, zu kompensieren, zum Beispiel
die Licht fokussierende Stärke der
Linse zu verbessern, eine Art von Aberration zu korrigieren, die
Richtung des auf die Prismen der Linse einfallenden Lichts zu verbessern,
oder ähnliches. Die
gekrümmten
Flächen
brauchen nicht notwendigerweise eine gemeinsame Mittelachse mit
der Linse zu haben. Außerdem
wird, wenn die Basisebene 23b, die der Lichtquelle gegenüberliegt, eine
konkave Form hat, der Einfall des Lichts auf den Prismenbereich 22b erleichtert,
und die Lichteffizienz kann verbessert werden.
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3 veranschaulicht
ein drittes Ausführungsbeispiel
der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Eine
Linse 30 bei diesem Ausführungsbeispiel weist eine Konfiguration
auf, in der die Mittelachsen oder optischen Achsen 35a und 35b der
Prismenbereiche 33a und 33b in den Fresnel-Linsen-Oberflächen 32a und 32b,
die auf oberen und unteren Oberflächen eines transparenten Elements 31 vorgesehen
sind, relativ zueinander exzentrisch sind. Der Grund für diese
Konfiguration ist es, die fokussierende Eigenschaft der Linse 30 einzustellen.
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Die 4 und 5 veranschaulichen
zwei Beispiele einer Beleuchtungsvorrichtung, bei denen jeweils
eine Linse 30 in einem Gehäuse 1 montiert ist. 4 veranschaulicht
die Beleuchtungsvorrichtung, bei der je eine von zwei LEDs 36 ungefähr auf einer
Verlängerung
je einer der beiden Mittelachsen 35a und 35b der
Fresnel-Linsen-Oberflächen
angeordnet ist. 5 veranschaulicht die Beleuchtungsvorrichtung,
bei der eine LED 37 ungefähr in einem Zwischenbereich
der verlängerten
zwei Mittelachsen 35a und 35b angeordnet ist.
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6 ist
ein Graph, der eine Licht fokussierende Wirkung der Linse in dem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 6 zeigt
die Bezugsziffer 38 zwei Lichtfokuskurven. Die Lichtfokuskurven
zeigen eine Verteilung der Lichtintensität durch die Linse 30,
und das Licht wird von einer LED 37 oder zwei nebeneinander angeordneten
LEDs emittiert. Die beiden Lichtfokuskurven 38 sind verschoben
und um einen Abstand (d')
getrennt, der einer Dejustierung (d) zwischen den optischen Achsen
der beiden Linsen entspricht. Die Kurven gleichen sich in ihrer
Form nicht notwendigerweise, je nach einer Position oder Anzahl
der Lichtquellen und anderen Bedin gungen. Normalerweise ist (d') nicht gleich (d),
denn das von der LED 37 emittierte Licht dringt sowohl
durch die obere als auch die untere Fresnel-Linsen-Oberfläche 32a und 32b.
Das gesamte Licht durch die Linse weist eine Lichtfokuskurve auf,
deren Form einer Summe der Lichtfokuskurven 38 ähnelt.
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Daraus
ergibt sich eine durch eine konventionelle Linse mit einer einzigen
optischen Achse beleuchtete Oberfläche. Mit anderen Worten ist
es möglich,
die beleuchtete Oberfläche
mit gleichmäßiger Lichtintensität zu vergrößern.
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Die 7A und 7B veranschaulichen ein
viertes Ausführungsbeispiel
der Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung und eine Beleuchtungsvorrichtung, die die Linse verwendet.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
entspricht dem fünften
konventionellen Beispiel, das in 12 beschrieben
ist, und es sind drei LEDs 41, 42 und 43 in
eine Linse 40 eingebettet. Die Linse im vierten Ausführungsbeispiel
weist jedoch eine Mehrzahl von Fresnel-Linsen-Oberflächen auf,
was sie von der Linse in dem konventionellen Beispiel unterscheidet.
Ein transparentes Element 44 weist zum Beispiel drei Fresnel-Linsen-Oberflächen 45, 46 und 47 auf
einer seiner Oberflächen
auf, zum Beispiel nur auf einer oberen Oberfläche. Die Fresnel-Linsen-Oberflächen 45, 46 und 47 haben
alle zusammen dreifache Oberflächen,
und die Mittelachsen der dreifachen Fresnel-Linsen-Oberflächen sind
relativ zueinander exzentrisch angeordnet. Tatsächlich ist jeder radiale Abstand
zwischen den benachbarten konzentrischen Prismen 48 ausreichend
fein, aber er wird zum Zwecke der Veranschaulichung in 7B nur
grob dargestellt. Die Mittelachsen der drei Fresnel-Linsen-Oberflächen 45, 46 und 47 sind
ungefähr
so angeordnet, dass sie in einer Draufsicht an den Spitzen eines
gleichseitigen Dreiecks liegen. Weiterhin ist das Zentrum je einer
Emissionsoberfläche
der LEDs 41, 42 und 43 auf je einer Mittelachse
der drei Fresnel-Linsen-Oberflächen
angeordnet. Die drei LEDs 41, 42 und 43 sind
so konfiguriert, dass sie Licht der Farben R (rot), G (grün) beziehungsweise
B (blau) emittieren.
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Obwohl
Schnittflächen
der Linse in Bereichen, in denen sich Wellenringe von Prismen der
drei Fresnel-Linsen-Oberflächen
schneiden, verschiedene Strukturen bilden können, hat die Linse in diesem Ausführungsbeispiel
ein Profil, bei dem Prismenbereiche, die aus einer Basisebene 49 hervorragen, kontinuierlich
angeordnet sind, wie es in 7B gezeigt
ist. Auf diese Art und Weise kann, weil in dem Ausführungsbeispiel
je eine Fresnel-Linsen-Oberfläche
direkt über
der entsprechenden LED angeordnet ist, die Lichtemission jeder LED
optimiert werden. Außerdem
wird die Gestaltung der Linse vereinfacht. Ferner kann durch die
zusätzlichen
Wirkungen von Prismen anderer Fresnel-Linsen-Oberflächen, die nicht
direkt über
einer LED angeordnet sind, eine größere Beleuchtungsfläche erreicht
werden. Zusätzlich kann
jede Fresnel-Linsen-Oberfläche
auf einer Basisfläche,
die eine gekrümmte
Fläche
aufweist, und auf sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche der
Linsen geformt werden. Des Weiteren kann die Position der Emissionsoberfläche je einer
LED auf geeignete Weise exzentrisch zur optischen Achse je einer
Fresnel-Linsen-Oberfläche
angeordnet werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, durch Kombination von mindestens zwei Fresnel-Linsen-Oberflächen, sogar
eine einzelne dünne
Linse eine sehr gut geeignete Licht fokussierende Wirkung erzielen.
Die Linse kann eine große
Flexibilität
hinsichtlich der Gestaltung ermöglichen.
Zum Beispiel können
die Spitzenwinkel der Prismen am Rand der Fresnel-Linsen-Oberflächen weniger
spitz sein, und dabei kann die ausreichende Licht fokussierende Wirkung
beibehalten werden, indem eine Mehrzahl von Fresnel-Linsen-Oberflächen auf
der oberen und unteren Oberfläche
einer Linse bereitgestellt werden. Daher können Linsen mit einem größeren Aperturverhältnis, die
die Einschränkung
bei der Fertigung überwinden,
erhalten werden. Außerdem
kann eine weitere Flexibilität
bezüglich
der Gestaltung erreicht werden, indem Fresnel-Linsen-Oberflächen mit
exzentrischen Mittelachsen in der oberen und der unteren Fresnel-Linsen-Oberfläche oder
derselben Ebene gebildet werden. Zusätzlich können, indem diese Arten von
Fresnel-Linsen-Oberflächen
auf einer gekrümmten
Fläche
bereit gestellt werden, Licht fokussierende Effekte weiter verstärkt oder
kompensiert werden. Eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Linse
mit mindestens einer der oben erwähnten Charakteristiken verwendet,
erzielt Effekte wie zum Beispiel eine optimale Licht fokussierende
Wirkung und eine geringe Dicke der Linse.
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Obwohl
nicht in den Ausführungsbeispielen hier
gezeigt, kann eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beispiel ein Linsenarray
verwenden, wie es im konventionellen Beispiel von 11A und 11B gezeigt
ist, und jede der Mehrzahl von Linsen des Linsenarrays kann mindestens
jeweils zwei Fresnel-Linsen-Oberflächen aufweisen,
um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
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Zugleich
können
neue Ausführungsbeispiele oder
Modifikationen durch Kombination der Charakteristiken in den Ausführungsbeispielen
gebildet werden. Weiterhin können
beliebige zusätzliche
modifizierte Ausführungsbeispiele
unter Verwendung der bekannten Technologie gebildet werden.