Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ankoppeln wenigstens eines Lichtleiters an wenigstens eine LED.The invention relates to a device for coupling at least one light guide to at least one LED.
In jüngerer Zeit finden LEDs (lichtemittierende Dioden) zunehmend Verwendung als Lichtquellen. Der Wirkungsgrad solcher LEDs (Verhältnis der Leistung der im sichtbaren Wellenlängenbereich abgestrahlten Lichtstrahlung zur aufgenommenen Leistung) ist zwar gegenüber herkömmlichen Glühlampen erheblich verbessert; dennoch wird ein nicht unerheblicher Anteil der von der LED aufgenommenen elektrischen Leistung in Wärme umgewandelt, so dass die Anordnung der LED nahe an beispielsweise wärmeempfindlichen Präparaten zu deren Beleuchtung nicht nur wegen der entstehenden Wärme sondern auch aus Platzgründen nicht immer möglich ist. Für viele Anwendungszwecke ist es daher vorteilhaft, das von der LED oder von mehreren LEDs abgegebenen Licht in einen oder mehrere Lichtleiter einzukoppeln und zu beleuchtende Objekte über die Austrittsflächen des oder der Lichtleiter zu beleuchten.Recently, LEDs (light-emitting diodes) are increasingly used as light sources. The efficiency of such LEDs (ratio of the power emitted in the visible wavelength range of light radiation to the power absorbed) is indeed significantly improved over conventional incandescent lamps; Nevertheless, a significant proportion of the electrical power absorbed by the LED is converted into heat, so that the arrangement of the LED is not always close to, for example, heat-sensitive preparations for their illumination not only because of the heat generated but also for reasons of space. For many applications, it is therefore advantageous to couple the light emitted by the LED or a plurality of LEDs into one or more light guides and to illuminate objects to be illuminated via the exit surfaces of the light guide or light guides.
Im Oberbegriff des Anspruchs 1 wird von der DE 100 50 817 A1 ausgegangen. Diese Druckschrift beschreibt eine Vorrichtung zum Ankoppeln mehrerer Lichtleiter an eine an einem Basisbauteil befestigte LED. Ein Steckerbauteil ist mit einer sich verjüngenden Durchgangsöffnung ausgebildet, in der die Lichtleiter aufgenommen und festgelegt sind. Das Steckerbauteil ist an ein Buchsenbauteil anklipsbar, das wiederum an das Basisbauteil anklipsbar ist, so dass die Lichteintrittsflächen der Lichtleiter in vorbestimmter geometrischer Beziehung zur Lichtaustrittsfläche der LED angeordnet sind. Es sind mehrere in einem sich zur LED hin verjüngenden Bündel angeordnete Lichtleiter vorgesehen, deren Lichteintrittsflächen etwa senkrecht zur Längserstreckung des jeweiligen Lichtleiters gerichtet sind, so dass eine insgesamt konkave Lichteintrittsfläche gebildet ist.In the preamble of claim 1 is of the DE 100 50 817 A1 went out. This document describes a device for coupling a plurality of optical fibers to an LED attached to a base component. A plug component is formed with a tapered passage opening in which the light guides are received and fixed. The plug component can be clipped onto a socket component, which in turn can be clipped onto the base component, so that the light entry surfaces of the light conductors are arranged in a predetermined geometric relationship to the light exit surface of the LED. A plurality of light guides arranged in a bundle that tapers towards the LED are provided, the light entry surfaces of which are directed approximately perpendicular to the longitudinal extension of the respective light guide, so that an overall concave light entry surface is formed.
In der US 5,727,103 A , DE 103 22 757 A1 , US 2006/0018606 A1 , DE 2922949 C2 und DE 2655382 A1 sind Vorrichtungen zum Ankoppeln einer oder mehrerer Lichtleiter an wenigstens eine LED mittels unterschiedlicher Verbindungseinrichtungen beschrieben, wobei der oder die Lichtleiter jeweils senkrecht zur Lichtaustrittsfläche der LED(s) verlaufen und in Lichteintrittsflächen enden, die parallel zur Lichtaustrittsfläche der LED(s) gerichtet ist.In the US 5,727,103 A . DE 103 22 757 A1 . US 2006/0018606 A1 . DE 2922949 C2 and DE 2655382 A1 Devices for coupling one or more light guides to at least one LED are described by means of different connecting devices, wherein the light guide or each perpendicular to the light exit surface of the LED (s) and ends in light entry surfaces, which is parallel to the light exit surface of the LED (s).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ankoppeln mehrerer Lichtleiter an wenigstens eine LED zu schaffen, bei der ein hoher Anteil des von der LED abgestrahlten Lichts in die Lichtleiter gelangt, auch wenn die LED Licht in eine Richtung abstrahlt, die einen verhältnismäßig großen Winkel mit der Senkrechten auf der Lichtaustrittsfläche bildet.The invention has for its object to provide a device for coupling a plurality of optical fibers to at least one LED, in which a high proportion of the light emitted by the LED light passes into the optical fibers, even if the LED emits light in one direction, which has a relatively large Angle with the vertical forms on the light exit surface.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem neuen Anspruch 1 gelöst.This object is achieved with a device according to the new claim 1.
Dadurch, dass die Lichteintrittsflächen auch von zur Senkrechten auf der Lichtaustrittsfläche geneigten Lichtleitern parallel zur Lichtaustrittsfläche sind, wird auch sehr schräg abgestrahltes Licht von den Lichtleitern aufgenommen und weitergeleitet.Due to the fact that the light entry surfaces are also parallel to the light exit surface from optical fibers inclined to the perpendicular on the light exit surface, light which is radiated very obliquely is picked up by the optical fibers and passed on.
Die Unteransprüche 2–5 sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gerichtet.The dependent claims 2-5 are directed to advantageous developments of the device according to claim 1.
Der Anspruch 6 kennzeichnet eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in 4 dargestellt ist.The claim 6 indicates a further embodiment of the device according to the invention, which in 4 is shown.
Mit einer Reflexionsschicht gemäß dem Anspruch 7 wird die Apparatur der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter verbessert.With a reflection layer according to claim 7, the apparatus of the device according to the invention is further improved.
Der Anspruch 8 kennzeichnet eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in 5 dargestellt ist. Wie ersichtlich, wird durch die konische Ausbildung der Durchgangsöffnung und die Reflexionsschicht eine Vergrößerung der Apertur erzielt.The claim 8 indicates an embodiment of the device according to the invention, as in 5 is shown. As can be seen, an enlargement of the aperture is achieved by the conical configuration of the passage opening and the reflection layer.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 wird die Apertur eines einzelnen Lichtleiters vergrößert.With the features of claim 9, the aperture of a single light guide is increased.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 10 wird die mechanische Stabilität der Aufnahme der Lichtleiter in der Durchgangsöffnung verbessert.With the features of claim 10, the mechanical stability of the recording of the light guide is improved in the through hole.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 11 wird, wie aus 8 ersichtlich, das Lichtübertragungsvermögen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls vergrößert.With the features of claim 11, as is 8th can be seen, the light transmission capacity of the device according to the invention also increases.
Die Ansprüche 12 bis 17 sind auf die mechanische Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet.Claims 12 to 17 are directed to the mechanical design of the device according to the invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Figuren stellen dar:The invention is explained below with reference to schematic drawings, for example, and with further details. In the figures represent:
1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in auseinandergezogener Darstellung, 1 a perspective view of the device according to the invention in an exploded view,
2 bis 8 Querschnittansichten zur Verdeutlichung der Einkopplung des von einer oder mehreren LEDs abgestrahlten Lichts in einen oder mehrere Lichtleiter, und 2 to 8th Cross-sectional views to illustrate the coupling of the light emitted by one or more LEDs light in one or more optical fibers, and
9 eine perspektivische Ansicht eines Endbereiches eines Steckerbauteils mit darin angeordneten Lichtleitern. 9 a perspective view of an end portion of a connector component with therein light guides.
Unter einem Lichtleiter wird im Folgenden ein Bauteil verstanden, das vorzugsweise eine einzelne an sich bekannte Lichtleiterfaser oder ein Bündel von einzelnen, zu einem relativen dicken Lichtleiter zusammengegossenen Lichtleiterfasern enthält.In the following, a light guide is understood to mean a component which preferably contains a single optical waveguide fiber known per se or a bundle of individual light waveguide fibers which are cast together to form a relatively thick light waveguide.
Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Basisbauteil 10, ein Buchsenbauteil 12 und ein Steckerbauteil 14 auf, die zu einer Baugruppe zusammenbaubar sind.According to 1 a device according to the invention has a base component 10 , a socket component 12 and a plug component 14 which can be assembled to form an assembly.
Das Basisbauteil 10 enthält eine Grundplatte 16 mit nicht dargestellten Leiterbahnen, die einen mehrpoligen elektrischen Anschluss 18 mit einer oder mehreren LEDs 20 verbinden, deren Lichtaustrittsfenster bzw. Lichtaustrittsflächen 22 gemäß 1 nach oben freiliegen. In der Ausführungsform gemäß 1 sind vier LEDs 20 auf der Grundplatte 16 mit ihren Lichtsaustrittsflächen 22 in einer Ebene liegend vorgesehen, wobei die Lichtaustrittsflächen 22 im dargestellten Beispiel insgesamt ein Quadrat bilden. Die LEDs 20 sind beispielsweise derart aufeinander abgestimmt, dass ihre Summenstrahlung weißes Licht ergibt. Die LEDs können von einer an den Anschluss 18 angeschlossenen Treiberschaltung selektiv oder gemeinsam angesteuert werden.The basic component 10 contains a base plate 16 with printed conductors, not shown, a multi-pole electrical connection 18 with one or more LEDs 20 connect, their light exit window or light exit surfaces 22 according to 1 to the top. In the embodiment according to 1 are four LEDs 20 on the base plate 16 with their light exit surfaces 22 provided in a plane, wherein the light exit surfaces 22 in the example illustrated form a total square. The LEDs 20 For example, they are matched to one another in such a way that their summation radiation results in white light. The LEDs can switch from one to the port 18 connected driver circuit are selectively or jointly controlled.
An der Grundplatte 16 ist das Buchsenbauteil 12 mittels zweier Schrauben 24 befestigbar, die sich durch Durchgangslöcher 25 des Buchsenbauteils 12 und beispielsweise in Durchgangslöcher 26 der Grundplatte 16 hindurch erstrecken und vorteilhafterweise mit einer nicht dargestellten Kühlplatte verschraubt sind, auf der die Anordnung befestigt wird. Es versteht sich, dass die Bauteile 10, 12 und 14 auch zu einer eigenen Baugruppe miteinander verschraubt werden können, die auf einem gekühlten Träger befestigt wird oder dass die Grundplatte 16 für eine wirksame Luft oder Flüssigkeitskühlung verrippt sein kann. Das Buchsenbauteil 12 weist eine Durchgangsöffnung 28 und eine Nut 30 auf, deren Boden mit einer Stufe 32 ausgebildet ist.At the base plate 16 is the socket component 12 by means of two screws 24 attachable, extending through through holes 25 of the socket component 12 and for example in through holes 26 the base plate 16 extend through and are advantageously bolted to a cooling plate, not shown, on which the assembly is attached. It is understood that the components 10 . 12 and 14 can also be bolted together to form a separate assembly that is mounted on a cooled support or that the base plate 16 can be ribbed for effective air or liquid cooling. The socket component 12 has a passage opening 28 and a groove 30 on whose bottom with a step 32 is trained.
Das Steckerbauteil 14 enthält einen Körper 34, von dem ein Ansatz 36 gemäß 1 nach unten vorsteht. Eine Durchgangsöffnung 38 erstreckt sich durch das gesamte Steckerbauteil 14 einschließlich dessen Ansatz 36 hindurch. Parallel zum Ansatz 36 steht ein mit einer Rastnase 40 ausgebildeter Arm 42 von dem Körper 34 vor.The plug component 14 contains a body 34 of which an approach 36 according to 1 protrudes downwards. A passage opening 38 extends through the entire connector component 14 including its approach 36 therethrough. Parallel to the approach 36 is one with a catch 40 trained arm 42 from the body 34 in front.
Der Ansatz 36 ist mit einem dem Querschnitt der Durchgangsöffnung 28 entsprechenden Außenquerschnitt mit unrunder Gestalt ausgebildet, so dass das Steckerbauteil 14 nur in einer vorbestimmten Stellung in das Basisbauteil 12 einschiebbar ist. Im dargestellten Beispiel ist der unrunde Querschnitt dadurch verwirklicht, dass die Durchgangsöffnung 28 mit einer Nut 44 ausgebildet ist, in die eine nicht dargestellte, an dem Ansatz 36 ausgebildete Rippe eingreift.The approach 36 is with a the cross section of the through hole 28 corresponding outer cross section formed with non-circular shape, so that the plug component 14 only in a predetermined position in the base member 12 is insertable. In the example shown, the non-round cross section is realized by the passage opening 28 with a groove 44 is formed, in the one, not shown, on the approach 36 trained rib engages.
Die Einschiebbarkeit des Steckerbauteils 14 in das Buchsenbauteil 12 ist durch eine Anschlagfläche 46 des Steckerbauteils 14 begrenzt, die in Anlage an die Oberseite des Buchsenbauteils 12 kommt. Bei bis zum Anschlag in das Buchsenbauteil 12 eingeschobenem Steckerbauteil 14 untergreift die Rastnase 40 unter Rückfederung des zunächst federnd verbogenen Arms 42 die Stufe 32, sodass das Steckerbauteil 14 mit dem Buchsenbauteil 12 verrastet ist. Bei an dem Basisbauteil 10 befestigten Buchsenbauteil 12 befindet sich eine vordere Stirnfläche 48 des Ansatzes 36, die ein Lichteintrittsfenster bildet, in vorbestimmtem geringem Abstand oberhalb der Lichtaustrittflächen 22 der LEDs 20, wobei eine Mittelachse der Durchgangsöffnung 38 vorzugsweise das Zentrum der Lichtaustrittsflächen 22 rechtwinklig durchschneidet.The insertability of the plug component 14 in the socket component 12 is through a stop surface 46 of the plug component 14 limited in abutment with the top of the socket component 12 comes. When it stops in the socket component 12 inserted plug component 14 engages under the catch 40 under springback of the initially resiliently bent arm 42 the stage 32 so that the plug component 14 with the socket component 12 is locked. When on the base member 10 attached socket component 12 there is a front face 48 of the approach 36 , which forms a light entrance window, at a predetermined small distance above the light exit surfaces 22 the LEDs 20 wherein a center axis of the through hole 38 preferably the center of the light exit surfaces 22 intersects at right angles.
In der Durchgangsöffnung 38 des Steckerbauteils 14 wird vor dessen Befestigung an dem Buchsenbauteil 12 in nachstehend beschriebener Weise ein oder mehrere Lichtleiter (in 1 nicht dargestellt) angeordnet bzw. befestigt, deren endseitige Lichteintrittsfläche bzw. -flächen vorzugsweise mit der Stirnseite bzw. Stirnfläche 48 des Ansatzes 36 fluchten bzw. koplanar angeordnet sind.In the passage opening 38 of the plug component 14 is prior to its attachment to the socket component 12 in the manner described below, one or more optical fibers (in 1 not shown) arranged or fixed, the end-side light entry surface or surfaces preferably with the end face or end face 48 of the approach 36 aligned or coplanar are arranged.
2 zeigt einen Schnitt längs einer Mittellinie bzw. Achse A-A des Ansatzes 36 des Steckerbauteils 14. Der Ansatz 36 ist in seinem dargestellten vorderen Bereich insgesamt zylindrisch und enthält einen in seiner Achse A-A angeordneten Lichtleiter 50, dessen stirnseitige Lichteintrittsfläche 52 kleiner ist als die unmittelbar unterhalb der Lichteintrittsfläche 52 angeordnete Lichtaustrittsfläche 22 der LEDs 20. Wie aus dem Teil A der 2 ersichtlich, der eine Aufsicht auf die LEDs zeigt, sind vier LEDs 20 1, 20 2, 20 3 und 20 4 angeordnet, deren Lichtaustrittsflächen insgesamt ein Quadrat bilden, dessen Seitenlänge größer ist als der Durchmesser der mittig über dem Quadrat angeordneten Lichteintrittsfläche 52 des Lichtleiters 50. Damit auch Lichtstrahlen, die von den LEDs in einem radial außerhalb der Lichteintrittsfläche 52 liegenden Bereich abgestrahlt werden, in den Lichtleiter 50 gelangen, ist die Durchgangsöffnung 38 mit aushärtendem Kunststoff 56 gefüllt, dessen Brechungsindex vorteilhafterweise kleiner ist als der des Lichtleiters 50. Auf diese Weise kann trotz verhältnismäßig kleinen Durchmessers des Lichtleiters 50, der aus Kostengründen und Gründen der Biegsamkeit des Lichtleiters vorteilhaft ist, ein großer Teil des von den LEDs abgestrahlten Lichtes in den Lichtleiter 50 eingekoppelt werden. 2 shows a section along a center line or axis AA of the approach 36 of the plug component 14 , The approach 36 is cylindrical in its illustrated front portion and includes a arranged in its axis AA light guide 50 , whose frontal light entry surface 52 smaller than that immediately below the light entrance surface 52 arranged light exit surface 22 the LEDs 20 , As from Part A of the 2 which shows a view of the LEDs are four LEDs 20 1 , 20 2 , 20 3 and 20 4 arranged, the light exit surfaces total form a square whose side length is greater than the diameter of the center of the square arranged light entrance surface 52 of the light guide 50 , So that light rays coming from the LEDs in a radially outside of the light entry surface 52 lying area in the light guide 50 arrive, is the passage opening 38 with hardening plastic 56 filled, whose refractive index is advantageously smaller than that of the light guide 50 , In this way, despite relatively small diameter of the light guide 50 , which is advantageous for cost reasons and reasons of flexibility of the optical fiber, a large part of the light emitted by the LEDs light in the light guide 50 be coupled.
Bei der Einbringung des Lichtleiters 50 in das Steckerbauteil 14 wird der Lichtleiter 50 zunächst zentrisch in der Durchgangsöffnung 38 festgelegt und dann mit Hilfe des eingegossenen Kunststoffs 56 nach dessen Aushärtung fixiert. Die gesamte Anordnung ist vorteilhafterweise derart, dass die Lichteintrittsfläche 52 des Lichtleiters 50, die ringförmige Stirnfläche 58 des Kunststoffs 56 und die ringförmige Stirnfläche 60 des Ansatzes 36 in einer Ebene liegen, deren geringer Abstand von der Lichtaustrittsfläche 22 durch die Abmessungen der Bauteile 12, 14 und 10 gegeben ist, die aneinander befestigt werden. When introducing the light guide 50 in the plug component 14 becomes the light guide 50 initially centric in the passage opening 38 fixed and then with the help of the molded plastic 56 fixed after curing. The entire arrangement is advantageously such that the light entry surface 52 of the light guide 50 , the annular end face 58 of the plastic 56 and the annular end face 60 of the approach 36 lie in a plane whose short distance from the light exit surface 22 by the dimensions of the components 12 . 14 and 10 given, which are attached to each other.
Der Lichtleiter 50 ist üblicher Weise von einem dünnwandigen Mantel 62 umgeben, der unmittelbar auf den Lichtleiter aufgebracht ist und dessen Brechungsindex kleiner ist als der des Lichtleiters 50. Dadurch wird ein Großteil des auf die Wandung des Lichtleiters auftreffenden Lichts in den Lichtleiter zurück reflektiert, so dass die Lichtleitung weitgehend verlustfrei erfolgt. Vorteilhafterweise ist der Brechungsindex des Kunststoffes 54 ähnlich groß wie der des Lichtleiters 50 und sind beide genannten Brechungsindizes deutlich größer als der Brechungsindex des Mantels 62. Die Lichtleiter aller weiteren geschilderten Ausführungsformen können einen Mantel mit gegenüber dem Material des eigentlichen Lichtleiters geringeren Brechungsindex haben.The light guide 50 is usually a thin-walled coat 62 surrounded, which is applied directly to the light guide and whose refractive index is smaller than that of the light guide 50 , As a result, a large part of the light striking the wall of the light guide is reflected back into the light guide, so that the light guide is largely lossless. Advantageously, the refractive index of the plastic 54 similar in size to the fiber optic 50 and both refractive indices are significantly larger than the refractive index of the cladding 62 , The light guides of all other embodiments described may have a jacket with respect to the material of the actual light guide lower refractive index.
3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der zwischen dem Kunststoff 56 und der Innenwand des Ansatzes 36 eine Reflexionsschicht 64 angeordnet ist, die auf sie auftreffende Lichtstrahlen zurück reflektiert. Dadurch wird der Anteil des von der oder den LEDs 20 abgestrahlten Lichtes, der in den Lichtleiter 50 gelangt, weiter vergrößert. Die Reflexionsschicht kann durch eine Luftschicht oder eine Schicht mit kleinem Brechungsindex gebildet und/oder durch Polieren der Innenwandung des hülsenartigen Ansatzes 36 gebildet sein. 3 shows a modified embodiment in which between the plastic 56 and the inner wall of the neck 36 a reflection layer 64 is arranged, which reflects light rays incident on them back. This will change the proportion of the LED or LEDs 20 radiated light, which is in the light guide 50 reaches, further enlarged. The reflective layer may be formed by an air layer or a layer of low refractive index and / or by polishing the inner wall of the sleeve-like approach 36 be formed.
4 zeigt eine Ausführungsform bei der die ringförmige Stirnfläche 58 des aushärtenden Kunststoffs 56 nicht plan mit der Lichteintrittsfläche 52 des Lichtleiters 50 und der Stirnfläche 60 des Ansatzes 36 verläuft, sonder konisch ausgebildet ist, so dass die Lichteintrittsfläche 52 und die Stirnfläche 58 insgesamt eine konvexe Fläche bilden. Wie aus 4 unmittelbar ersichtlich, wird dadurch, dass die Stirnfläche 58 des Kunststoffes 56 mit der Achse des Ansatzes 36 einen Winkel γ < 90° bildet, ein größerer Teil des radial auswärts abgestrahlten Lichtes in den Kunststoff 56 und anschließend den Lichtleiter 50 hineingebrochen so dass der Ankopplungswirkungsgrad verbessert wird. 4 shows an embodiment in which the annular end face 58 of the hardening plastic 56 not plan with the light entry surface 52 of the light guide 50 and the face 60 of the approach 36 runs, is conical, so that the light entry surface 52 and the frontal area 58 make a total convex surface. How out 4 Immediately apparent, is characterized in that the end face 58 of the plastic 56 with the axis of the neck 36 forms an angle γ <90 °, a larger portion of the radially outwardly radiated light into the plastic 56 and then the light guide 50 broken in so that the coupling efficiency is improved.
5 stellt eine gegenüber 3 abgeänderte Ausführungsform da, bei der der Endbereich des Ansatzes 36 sich konisch verjüngt, so dass die Reflexionsschicht 64 mit der Achse A-A eine spitzen Winkel bildet. Dadurch wird der Anteil des von der bzw. den LEDs 20 abgestrahlten Lichts, der von der Reflexionsschicht 64 in Richtung auf den Lichtleiter 50 reflektiert wird, erhöht, so dass der Ankopplungswirkungsgrad bzw. der Anteil des von der den LEDs abgestrahlten Lichts, der in den Lichtleiter 50 gelangt, vergrößert ist. 5 represents one opposite 3 modified embodiment there, in which the end portion of the neck 36 tapered conically, leaving the reflective layer 64 forms an acute angle with the axis AA. This will change the proportion of the LED (s) 20 radiated light from the reflection layer 64 in the direction of the light guide 50 is reflected, so that the coupling efficiency or the proportion of the light emitted by the LEDs, the light in the light guide 50 passes, is enlarged.
6 zeigt, wie durch eine Neigung der Längsrichtung eines Lichtleiters 50 zur axialen Richtung A um einen Winkel α/2 der Ankopplungswirkungsgrad verbessert werden kann. Wenn mit n der Brechungsindex des Lichtleiters 50 bezeichnet ist, gilt die Beziehung sin(β/2)/sin(α/2) = n, das heißt unter einem großen Winkel β/2 aus der Lichtaustrittsfläche 54 austretendes Licht wird an der zur Lichtaustrittsfläche 54 der LED parallelen Lichteintrittsfläche 52 des Lichtleiters 50 in den Lichtleiter 50 hineingebrochen. Für den Winkel β gilt: β = 180° – 2·(arcsin(n·sin(α/2))). 6 shows how by an inclination of the longitudinal direction of a light guide 50 to the axial direction A by an angle α / 2 of the coupling efficiency can be improved. If with n the refractive index of the light guide 50 is the relationship sin (β / 2) / sin (α / 2) = n, that is, at a large angle β / 2 from the light exit surface 54 escaping light is at the light exit surface 54 the LED parallel light entry surface 52 of the light guide 50 in the light guide 50 refracted. For the angle β: β = 180 ° - 2 · (arcsin (n · sin (α / 2))).
Mit x ist in 6 der Abstand zwischen der Lichteintrittsfläche 52 und der Lichtaustrittsfläche 22 bezeichnet, der beispielsweise im Bereich unter 0,2 mm, liegt und vorteilhaft möglichst klein ist oder sogar, wenn keine Verkratzungsgefahr besteht, Null betragen kann.With x is in 6 the distance between the light entry surface 52 and the light exit surface 22 referred to, for example, in the range below 0.2 mm, and is advantageously as small as possible or even if there is no risk of scratching can be zero.
7 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform der Erfindung mit drei Lichtleitern 50 1, 50 2 und 50 3, wobei die beiden äußeren Lichtleiter 50 2 und 50 3 in ihrem vorderen Bereich zur Achse A hin abgebogen sind und der mittlere Lichtleiter 50 1 axial verläuft. Die Lichteintrittsflächen 52 1, 52 2 und 52 3 der Lichtleiter liegen in einer gemeinsamen Ebene und sind parallel zur Lichtaustrittsfläche 22 der LED(s). Wie ersichtlich, lässt sich mit der Anordnung gemäß 7 der Anteil des von der oder den LEDs abgestrahlten Lichtes, der in die Lichtleiter eingekoppelt wird, vergrößern. 7 shows in section an embodiment of the invention with three light guides 50 1 , 50 2 and 50 3 , wherein the two outer light guides 50 2 and 50 3 are bent in its front region to the axis A and the middle light guide 50 1 axially. The light entry surfaces 52 1 , 52 2 and 52 3 of the light guides lie in a common plane and are parallel to the light exit surface 22 the LED (s). As can be seen, can be with the arrangement according to 7 the proportion of light emitted by the LED or LEDs, which is coupled into the optical fibers increase.
8 zeigt die von der LED bzw. den LEDs 20 abgewandte Stirnfläche 66 des Klebers bzw. Kunststoffes 56, der den Lichtleiter 50 umgibt, solange dieser innerhalb des Steckerbauteiles 14 über den Kunststoff 56 mit einer Wandung des Steckerbauteiles verbunden ist. Wie aus 8 ersichtlich, ist die Stirnfläche 66 derart gestaltet, dass ein möglichst großer Teil des in den Kunststoff 56 eingekoppelten und an der Stirnfläche 66 reflektierten Lichts in den Lichtleiter 50 hinein reflektiert wird und dort weiter geleitet wird. Im dargestellten Beispiel bildet die Stirnfläche 66 einen Winkel kleiner 90° mit der Außenseite des Lichtleiters 50 bzw. von dessen Mantel 62 und ist zur Innenseite des Kunststoffes 56 hin konkav geformt. 8th shows the of the LED or the LEDs 20 opposite end face 66 of the adhesive or plastic 56 who is the light guide 50 surrounds, as long as this within the plug component 14 over the plastic 56 connected to a wall of the plug component. How out 8th can be seen, is the face 66 designed so that the largest possible part of the plastic 56 coupled in and on the face 66 reflected light into the light guide 50 is reflected in it and passed on there. In the example shown forms the end face 66 an angle smaller than 90 ° with the outside of the light guide 50 or from its coat 62 and is to the inside of the plastic 56 concave shape.
9 zeigt eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht des vorderen Endes des Ansatzes 36 mit darin angeordneten Lichtleitern. Wie ersichtlich, ist in der Achse A des Ansatzes 36 ein zentraler Lichtleiter 50 1 angeordnet, der unter Zwischenanordnung einer Schicht aus Kunststoff 56 von mehreren konzentrisch um ihn herum angeordneten Lichtleitern 50n umgeben ist, die wiederum unter Zwischenanordnung von Kunststoff 56 in dem Ansatz 36 aufgenommen sind. Die Stirnflächen der Kunststoffschichten, des Ansatzes 36 und aller Lichtleiter liegen im dargestellten Beispiel in einer gemeinsamen Ebene. Mit der Anordnung der 8 wird ein großer Teil des von einer unterhalb des Ansatzes 36 angeordneten Lichtaustrittsfläche abgestrahlten Lichtes auch bei großem Öffnungswinkel in die Lichtleiter eingekoppelt und durch die Lichtleiter hindurch zu einer zu beleuchtenden Stelle übertragen. 9 shows a partially cutaway perspective view of the front end of the approach 36 with light guides arranged therein. As can be seen, in the axis A of the approach 36 a central light guide 50 1 arranged under Intermediate arrangement of a layer of plastic 56 of several light guides arranged concentrically around it 50n surrounded, in turn, with interposition of plastic 56 in the approach 36 are included. The faces of the plastic layers, the approach 36 and all the light guides are in the example shown in a common plane. With the arrangement of 8th will be a big part of the one below the neck 36 Arranged light exit surface radiated light coupled even at a large opening angle in the light guide and transmitted through the light guide to a point to be illuminated.
Die vorstehend beispielhaft geschilderte Erfindung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Die geschilderten Merkmale können einzeln oder in Kombination ausgeführt werden. Auf der Grundplatte 16 (1) können eine oder mehrere LEDs in unterschiedlicher Anordnung ausgebildet sein, wobei die Lichtaustrittsflächen der LEDs möglichst kompakt angeordnet sind. Das Buchsenbauteil 12 kann wie das Steckerbauteil 14 in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden, wobei eine beispielhaft erläuterte Klipsverbindung zwischen dem Buchsenbauteil und dem Steckerbauteil vorteilhaft ist, da ohne Verwendung eine Werkzeugs das mit Lichtleitern versehene Steckerbauteil an dem Buchsenbauteil in wohl definierter Weise befestigt werden wobei gleichzeitig ein kann, genau definierter Abstand zwischen dem Stirnende des Ansatzes 36 bzw. den Lichteintrittsflächen des oder der Lichtleiter gegeben ist. Die Durchgangsöffnung 38 in dem Steckerbauteil 14 kann insbesondere bei Verwendung mehrerer Lichtleiter derart konturiert werden, dass die Lichtleiter längs des Umfangs der Durchgangsöffnung 38 in wohl definierter Weise positioniert werden, indem die Wandung der Durchgangsöffnung 38 mit den Lichtleitern entsprechenden nutartigen Ausbauchungen versehen werden. Die Bauteile 10, 12 und 14 können beispielsweise als Spritzgussbauteile ausgeführt sein. Ebenso kann der Kunststoff 56 durch ein vorgefertigtes, beispielsweise gespritztes Bauteil, aus durchsichtigem Kunststoff gebildet sein, das in den Ansatz 36 eingesetzt und mit diesem verklebt ist. Der oder die Lichtleiter können in Durchgangsbohrungen des Kunststoffteiles eingesetzt und mit diesem verklebt sein.The invention exemplified above can be modified in many ways. The described features can be performed individually or in combination. On the base plate 16 ( 1 ) may be formed in a different arrangement, one or more LEDs, wherein the light exit surfaces of the LEDs are arranged as compact as possible. The socket component 12 can be like the plug component 14 be carried out in different ways, with an exemplified clip connection between the female component and the connector component is advantageous because without using a tool the light connector provided with connector component are secured to the female component in a well-defined manner while at the same time, a well-defined distance between the front end of the approach 36 or the light entry surfaces of the or the light guide is given. The passage opening 38 in the plug component 14 can be contoured in particular when using a plurality of optical fibers such that the optical fibers along the circumference of the passage opening 38 be positioned in a well-defined manner by the wall of the passage opening 38 be provided with the light guides corresponding groove-like bulges. The components 10 . 12 and 14 For example, they can be designed as injection-molded components. Likewise, the plastic can 56 be formed by a prefabricated, for example, injection-molded component, made of transparent plastic, in the approach 36 used and glued to this. The one or more light guides can be inserted into through holes of the plastic part and glued to this.
Der Lichtleiter 50 (Kernmaterial des Lichtleiters) und dessen Mantel 62 können handelsübliche Produkte sein. Der Kunststoff 56 kann beispielsweise PMA (Plexiglas) oder ein Polycarbonat oder ein sonstiger aufgrund seines Brechungsindex und seiner optischen Eigenschaften geeigneter Kunststoff sein.The light guide 50 (Core material of the light guide) and its coat 62 can be commercial products. Plastic 56 For example, PMA (Plexiglas) or a polycarbonate or other suitable plastic due to its refractive index and optical properties may be used.
Lichtleiter 50 ist, wenn er nicht von Kunststoff 56 umgeben ist, zweckmäßiger Weise ummantelt, wobei der Brechungsindex des Mantels in an sich bekannter Weise kleiner ist als der des Kernmaterials des Lichtleiters.optical fiber 50 if he is not plastic 56 surrounded, expediently coated, wherein the refractive index of the shell in a conventional manner is smaller than that of the core material of the light guide.
Wenn der Lichtleiter innerhalb des Kunststoffes 56 nicht von einem Mantel umgehen ist, so ist der Brechungsindex des Kunststoffes vorteilhafterweise kleiner als der des Lichtleiters.If the light guide inside the plastic 56 is not a jacket, the refractive index of the plastic is advantageously smaller than that of the light guide.
Wenn der Lichtleiter innerhalb des Kunststoffes 56 von einem Mantel umgehen ist, ist der Brechungsindex des Kunststoffes vorteilhafterweise kleiner als der des Mantels, der wiederum kleiner als der des Lichtleiters ist. Auch mit Anordnungen, bei denen der Brechungsindex des Kunststoffes größer ist als der des Mantels oder größer ist als der des Lichtleiters bzw. von dessen Kernmaterial lässt sich jedoch der Einkoppelwirkungsgrad des aus der oder den LEDs austretenden Lichtes in den Lichtleiter vergrößern.If the light guide inside the plastic 56 is by a jacket handle, the refractive index of the plastic is advantageously smaller than that of the shell, which in turn is smaller than that of the light guide. Even with arrangements in which the refractive index of the plastic is greater than that of the shell or greater than that of the light guide or of its core material, however, the Einkoppelwirkungsgrad the light emerging from the one or more LEDs in the light guide can be increased.
Die der oder den LEDs zugewandte Stirnfläche 58 des Kunststoffes 56 kann jedwelche geeignete Oberflächengestalt aufweisen, beispielsweise linsenförmig (auch in Form einer Fresnelllinse) ausgebildet sein oder mit refraktiver oder difraktiver strukturierter Oberfläche gestaltet sein. In ähnlicher Weise kann die von der oder den LEDs abgewandte Stirnfläche 66 des Kunststoffes 56 in unterschiedlichster Weise gestaltet sein, wenn nur erreicht wird, dass möglichst viel des an die Stirnfläche 66 gelangenden Lichtes in den Lichtleiter 50 einschließlich des Mantels 62 hinein reflektiert wird. Die Brechungsindizes des Kunststoffes, des Mantels und des Kernmaterials des Lichtleiters werden vorteilhafterweise derart optimiert, dass möglichst viel des von der oder den LEDs abgestrahlten Lichtes in den Lichtleiter bzw. das Kernmaterial des Lichtleiters 50 und dessen Mantel 62 eingekoppelt wird, wobei diese Einkoppelung durch zweckentsprechende Gestaltung der Stirnflächen 58 und 66 unterstützt wird.The one or more LEDs facing end face 58 of the plastic 56 may have any suitable surface shape, for example, be formed lens-shaped (also in the form of a Fresnel lens) or be designed with refractive or diffractive structured surface. Similarly, the remote from the LEDs or the end face 66 of the plastic 56 be designed in a variety of ways, if only it is achieved that as much as possible to the end face 66 passing light into the light guide 50 including the coat 62 is reflected in it. The refractive indices of the plastic, of the jacket and of the core material of the optical waveguide are advantageously optimized such that as much as possible of the light emitted by the LED or LEDs into the optical waveguide or the core material of the optical waveguide 50 and its coat 62 is coupled, said coupling by appropriate design of the end faces 58 and 66 is supported.
Die Lichteintrittsfläche 52 in den Ansatz 36 hinein muss nicht, wie in 2 a) dargestellt, rund sein. Sie kann auf die Lichtaustrittsflächen der LEDs abgestimmt sein, d. h. im Beispiel der 2 a) quadratisch sein, wobei an der quadratischen Eintrittsöffnung in den Ansatz 36 beispielsweise vier Lichtleiter freiliegen, die jeweils mittig über den LEDs 20 1 bis 20 4 angeordnet sind, wobei die Bereiche zwischen den Lichtleitern und der Wandung des Ansatzes mit Kunststoff gefüllt sind, sodass auch die mit Kunststoff gefüllten Eckbereiche der dann mit quadratischem Querschnitt ausgeführten Durchgangsöffnung 38 zur Einkoppelung von Licht genutzt werden.The light entry surface 52 in the approach 36 it does not have to, like in 2 a) shown to be round. It can be matched to the light exit surfaces of the LEDs, ie in the example of 2 a) be square, being at the square inlet in the approach 36 For example, four light guides are exposed, each centered above the LEDs 20 1 to 20 4 are arranged, wherein the areas between the light guides and the wall of the neck are filled with plastic, so that also filled with plastic corner regions of the then executed with square cross-section through hole 38 be used for coupling light.
Die dargestellten Beispiele der Gestaltung des Lichteintrittsfensters an dem Ansatz 36 zur Vergrößerung des in den oder die Lichtleiter eingekoppelten Lichtes können auch bei anderen Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise bei Vorrichtungen, bei denen ohne Zwischenanordnung eines Buchsenbauteils 12 ein mit den Enden der Lichtleiter verbundenes Anschlussbauteil an einem Lichtaustrittsflächen enthaltenden Bauteil befestigt wird. Die Anmelderin behält sich vor, diese Gestaltung an sich zu beanspruchen. Weiter behält sich die Anmelderin vor, das das Buchsenbauteil an sich zu beanspruchen.The illustrated examples of the design of the light entry window on the approach 36 to increase the coupled into the light guide or the light can also be used in other devices, for example in devices in which without interposition of a female component 12 a connection component connected to the ends of the light guides is fastened to a component containing light exit surfaces. The applicant reserves the right to claim this design per se. Furthermore, the Applicant reserves the right to claim the female component per se.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1010
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Basisbauteilbasic component
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1212
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Buchsenbauteilfemale member
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1414
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Steckerbauteilmale member
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1616
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Grundplattebaseplate
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1818
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Anschlussconnection
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2020
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LEDLED
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2222
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LichtaustrittsflächeLight-emitting surface
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2424
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Schraubescrew
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2525
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DurchgangslochThrough Hole
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2626
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DurchgangslochThrough Hole
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2828
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DurchgangsöffnungThrough opening
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3030
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Nutgroove
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3232
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Stufestep
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3434
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Körperbody
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3636
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Ansatzapproach
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3838
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DurchgangsöffnungThrough opening
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4040
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Rastnaselocking lug
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4242
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Armpoor
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4444
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Nutgroove
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4646
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Anschlagflächestop surface
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4848
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Stirnflächeface
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5050
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Lichtleiteroptical fiber
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5252
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LichteintrittsflächeLight entry surface
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5656
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Kunststoffplastic
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5858
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Stirnflächeface
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6060
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Stirnflächeface
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6262
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Mantelcoat
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6464
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Reflexionsschichtreflective layer
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6666
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Stirnflächeface
