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[Technisches Gebiet]
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Die Erfindung betrifft eine Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen, ein Lichtsammelmodul und eine Lampenvorrichtung, insbesondere eine Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen, durch welche eine erwünschte Lichtform und Lichtausbeute erzielt werden, wobei die Sammellinse in einem Lichtsammelmodul oder in einer Lampenvorrichtung eingesetzt werden kann.
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[Stand der Technik]
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Zur Zeit geht der Trend bei der Beleuchtung für Motorräder oder Kraftfahrzeuge zu höherer Lichtausbeute, längerer Lebensdauer, geringerem Stromverbrauch, kleinerem Volumen und einfacherer Gestaltung.
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Die
EP 0 721 124 B1 beschreibt ein optisches Lesegerät mit einer Objektivlinse, die eine rotationssymmetrische asphärische Oberfläche und eine rotationsasymmetrische asphärische Oberfläche mit zwei sich kreuzenden Graten aufweist und ausgebildet ist, um einen Lichtstrahl optimal zu fokussieren. Die
DE 29 08 195 A1 beschreibt eine Laserbehandlungsvorrichtung mit einem Spiegel, der zwei oder vier Spiegelflächen aufweist, die durch jeweils einen Kamm voneinander getrennt werden. Die Spiegelflächen sind derart ausgebildet, dass sie das eingestrahlte Licht fokussieren. Der Stand der Technik zieht jedoch nicht in Erwägung, die Objektivlinse oder den Spiegel zum Erzeugen von Streulichtmustern einzusetzen.
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Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sammellinse zu schaffen, welche verschiedene Krümmungen aufweist und durch welche eine erwünschte Lichtform und Lichtausbeute erzielt werden.
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Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Lichtsammelmodul zu schaffen, bei welchem die oben erwähnte Sammellinse mit einer Punktlichtquelle zusammenwirkt.
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Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine zur Beleuchtung bestimmte Lampenvorrichtung zu schaffen, bei welcher die Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen mit einer Punktlichtquelle verbunden ist, wobei ein Substrat und eine lichtdurchlässige Abdeckung vorgesehen sind.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen, ein Lichtsammelmodul und eine Lampenvorrichtung, die diejeweils in den Ansprüchen 1, 3 bzw. 4 angegebenen Merkmale aufweisen. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der Erfindung wird eine Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen bereitgestellt, die eine Einfallsfläche und eine Ausfallsfläche aufweist. Bei der Einfallsfläche handelt es sich um eine Fläche, durch welche punktartige Lichtstrahlen in die Sammellinse eintreten. Hingegen handelt es sich bei der Ausfallsfläche um eine Fläche, durch welche punktartige Lichtstrahlen die Sammellinse verlassen. Auf der Ausfallsfläche sind ein entlang der x-Achse eines Koordinatensystems verlaufender Kamm bzw. ein x-achsiger Kamm und ein entlang der y-Achse eines Koordinatensystems verlaufender Kamm bzw. ein y-achsiger Kamm ausgebildet, wobei sich diese beiden Kämme schneiden. Durch diese zwei sich schneidenden Kämme lässt sich die Ausfallsfläche in vier Krümmungsflächen im Uhrzeigersinn unterteilen. Die y-achsigen Krümmungen zweier beliebiger Punkte auf dem x-achsigen Kamm sind gleich, wobei die x-achsigen Krümmungen zweier beliebigen Punkte auf dem y-achsigen Kamm ebenfalls gleich sind. Die x- und y-achsigen Krümmungen der ersten bis vierten Krümmungsflächen sind gleich oder nicht gleich. Der x-achsige Kamm zwischen der ersten und der zweiten Krümmungsfläche oder der x-achsige Kamm zwischen der dritten und der vierten Krümmungsfläche steht in einem Winkel θ zur x-Achse, wobei der Winkel θ im Bereich von 0 bis 30 Grad liegt. Hierdurch ergibt sich eine erwünschte Lichtform, wenn der von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtanteil die Sammellinse durchtritt.
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Außerdem wird durch die Erfindung ein Lichtsammelmodul geschaffen, das eine Punktlichtquelle und eine Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen aufweist, wobei die Punktlichtquelle seitlich an der Einfallsfläche der Sammellinse angeordnet ist.
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Ferner wird durch die Erfindung eine zur Beleuchtung bestimmte Lampenvorrichtung geschaffen, die wenigstens ein Lichtsammelmodul, ein zur Montage des Lichtsammelmoduls vorgesehenes Substrat, eine seitlich an der Ausfallsfläche des Lichtsammelmoduls angeordnete, am Substrat befestigte, lichtdurchlässige Abdeckung umfasst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sammellinse;
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2 eine Stirnansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sammellinse;
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3 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sammellinse;
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4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sammellinse;
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5 eine Stirnansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sammellinse;
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6 eine schematische Darstellung der Lichtform, die dadurch entsteht, dass die Lichtstrahlen durch die aus unterschiedlichen Krümmungsflächen bestehende Ausfallsfläche der Sammellinse durchtreten, woraufhin die Lichtstrahlen auf einer senkrecht zur Lichtrichtung verlaufende Schnittfläche eine vorgegebene Lichtform A bilden;
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7 eine erste Lichtform, die dadurch entsteht, dass der Lichtanteil durch die erfindungsgemäße Sammellinse durchtritt;
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8 eine zweite Lichtform, die dadurch entsteht, dass der Lichtanteil durch die erfindungsgemäße Sammellinse durchtritt;
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9 eine dritte Lichtform, die dadurch entsteht, dass der Lichtanteil durch die erfindungsgemäße Sammellinse durchtritt;
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10 eine vierte Lichtform, die dadurch entsteht, dass der Lichtanteil durch die erfindungsgemäße Sammellinse durchtritt;
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11 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Sammellinse, die in einem Lichtsammelmodul eingesetzt wird; und
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12 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Lichtsammelmoduls, das in einer Lampenvorrichtung eingesetzt wird.
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Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform
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Wie aus der 1 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße Sammellinse 1 mit verschiedenen Krümmungen eine Einfallsfläche 11 und eine Ausfallsfläche 12 auf. Bei der Einfallsfläche 11 handelt es sich um eine Fläche, durch welche punktartige Lichtstrahlen in die Sammellinse 1 eintreten. Hingegen handelt es sich bei der Ausfallsfläche 12 um eine Fläche, durch welche punktartige Lichtstrahlen die Sammellinse 1 verlassen. Ergänzend wird auf 2 bis 4 Bezug genommen. Auf der Ausfallsfläche 12 sind ein entlang der x-Achse eines Koordinatensystems verlaufender Kamm 13 bzw. ein x-achsiger Kamm 13 und ein entlang der y-Achse eines Koordinatensystems verlaufender Kamm bzw. ein y-achsiger Kamm 14 ausgebildet, wobei sich diese beiden Kämme 13, 14 schneiden. Durch diese zwei sich schneidenden Kämme 13, 14 lässt sich die Ausfallsfläche 12 in vier Krümmungsflächen 121 bis 124 im Uhrzeigersinn unterteilen. Dabei werden die erste und die zweite Krümmungsfläche 121, 122 durch den x-achsigen Kamm 13 voneinander abgegrenzt. Die erste und die vierte Krümmungsfläche 121, 124 werden durch den y-achsigen Kamm 14 voneinander abgegrenzt. Die zweite und die dritte Krümmungsfläche 122, 123 werden durch den y-achsigen Kamm 14 voneinander abgegrenzt. Die dritte und die vierte Krümmungsfläche 123, 124 werden durch den x-achsigen Kamm 13 voneinander abgegrenzt. Die y-achsige Krümmung YpK eines beliebigen Punkts p auf dem x-achsigen Kamm 13 ist gleich der y-achsigen Krümmung YqK eines beliebigen Punkts q auf dem x-achsigen Kamm 13 [YpK = YqK]. Die x-achsige Krümmung XrK eines beliebigen Punkts r auf dem y-achsigen Kamm 14 ist gleich der x-achsigen Krümmung XsK eines beliebigen Punkts s auf dem y-achsigen Kamm 14 [XrK = XsK]. Die x-achsigen Krümmungen X1-4k der Krümmungsflächen 121 bis 124 sind gleich oder nicht gleich. Die y-achsigen Krümmungen Y1-4k der Krümmungsflächen 121 bis 124 sind ebenfalls gleich oder nicht gleich.
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Bei der Sammellinse 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in 5 steht der x-achsige Kamm 131 zwischen der ersten und der zweiten Krümmungsfläche 121, 122 in einem Winkel θ zum x-achsigen Kamm 132 zwischen der dritten und der vierten Krümmungsfläche 123, 124. Der Winkel θ liegt im Bereich von 0 bis 30 Grad.
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Wie in 5 in Verbindung mit 6 gezeigt, ist eine Punktlichtquelle 2 seitlich an der Einfallsfläche 11 der Sammellinse 1 angeordnet. Leuchtet die Punktlichtquelle 2 auf, treten die Lichtstrahlen durch die aus unterschiedlichen Krümmungsflächen bestehende Ausfallsfläche 12 der Sammellinse 1 durch, woraufhin die Lichtstrahlen auf einer senkrecht zur Lichtrichtung verlaufende Schnittfläche eine vorgegebene Lichtform A bilden.
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In 7 ist gezeigt, dass der von der Punktlichtquelle 2 abgestrahlte Lichtanteil durch die erfindungsgemäße Sammellinse 1 durchtritt und dann nach außen hinausgeht, wodurch sich eine Lichtform A1 ergibt. Bei der dargestellten Lichtform A1 sind die x-achsigen Krümmungen X1K,2K der ersten und der zweiten Krümmungsfläche 121, 122 auf der Ausfallsfläche 12 der Sammellinse 1 größer als die x-achsigen Krümmungen X3K,4K der dritten und der vierten Krümmungsfläche 123, 124. Die y-achsigen Krümmungen Y1K~4K der ersten bis vierten Krümmungsflächen 121~124 sind gleich. Die Lichtform entsteht dadurch, dass der x-achsige Kamm 131 zwischen den Krümmungsflächen 121, 122 und der x-achsige Kamm 132 zwischen den Krümmungsflächen 123, 124 in einem Winkel θ von 0 Grad zur x-Achse stehen.
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In 8 ist gezeigt, dass der von der Punktlichtquelle 2 abgestrahlte Lichtanteil durch die erfindungsgemäße Sammellinse 1 durchtritt und dann nach außen hinausgeht, wodurch sich eine Lichtform A2 ergibt. Die Lichtform gemäß 8 kommt zustande, indem die x-achsigen Krümmungen X1K bis 4K der ersten bis vierten Krümmungsflächen 121 bis 124 auf der Ausfallsfläche 12 der Sammellinse 1 gleich sind. Außerdem sind die y-achsigen Krümmungen Y1K,4K der ersten und der vierten Krümmungsfläche 121, 124 kleiner als die y-achsigen Krümmungen Y2K,3K der zweiten und der dritten Krümmungsfläche 122, 123. Darüber hinaus stehen der x-achsige Kamm 131 zwischen den Krümmungsflächen 121, 122 und der x-achsige Kamm 132 zwischen den Krümmungsflächen 123, 124 ebenfalls in einem Winkel θ von 0 Grad zur x-Achse.
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In 9 und 10 ist gezeigt, dass der von der Punktlichtquelle 2 abgestrahlte Lichtanteil durch die erfindungsgemäße Sammellinse 1 durchtritt und dann nach außen hinausgeht, wodurch sich Lichtformen A3, A4 ergeben. Dabei sind die x-achsigen Krümmungen X1K bis 4K der ersten bis vierten Krümmungsflächen 121 bis 124 auf der Ausfallsfläche 12 der von dem Licht der Punktlichtquelle 2 durchdrungenen Sammellinse 1 gleich. Gleichzeitig sind die y-achsigen Krümmungen Y1K bis 4K der ersten bis vierten Krümmungsflächen 121 bis 124 ebenfalls gleich. Außerdem steht der x-achsige Kamm 131 zwischen den Krümmungsflächen 121, 122 in einem Winkel θ größer als 0 Grad zur x-Achse, während der x-achsige Kamm 132 zwischen den Krümmungsflächen 123, 124 in einem Winkel θ von 0 Grad zur x-Achse steht. Der Winkel θ1 gemäß 9 ist kleiner als der Winkel θ2 gemäß 10. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Winkel θ1 gemäß 9 bei 17 Grad, während der Winkel θ2 gemäß 10 bei 30 Grad liegt.
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Wie aus 11 ersichtlich, kommt die erfindungsgemäße Sammellinse 1 in einem Lichtsammelmodul B zum Einsatz. Das Lichtsammelmodul B weist eine Sammellinse 1 und eine seitlich an der Einfallsfläche 11 der Sammellinse 1 angeordnete Punktlichtquelle 2 auf. Wird die Punktlichtquelle 2 zum Aufleuchten angesteuert, tritt der von der Punktlichtquelle 2 abgestrahlte Lichtanteil durch die Sammellinse 1 nach außen in die Umgebung durch, wodurch sich eine vorgegebene Lichtform auf einer senkrecht zur Lichtrichtung verlaufende Schnittfläche ergibt.
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Wie aus 12 ersichtlich, kommt das oben erwähnte Lichtsammelmodul B in einer Lampenvorrichtung C zum Einsatz. Die Lampenvorrichtung C umfasst wenigstens ein Lichtsammelmodul B, ein für das Lichtsammelmodul B vorgesehenes Substrat 3, eine seitlich an der Ausfallsfläche des Lichtsammelmoduls B angeordnete, am Substrat 3 befestigte, lichtdurchlässige Abdeckung 4. Auf diese Weise kann die Lampenvorrichtung C als Lampe für Kraftfahrzeuge o. ä. eingesetzt werden.
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Die Erfindung betrifft somit eine Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen, ein Lichtsammelmodul und eine Lampenvorrichtung, wobei die Sammellinse 1 eine Einfallsfläche 11 und eine Ausfallsfläche 12 aufweist, wobei auf der Ausfallsfläche 12 ein x-achsiger Kamm 13 und ein y-achsiger Kamm 14 ausgebildet sind, wodurch sich die Ausfallsfläche 12 in vier Krümmungsflächen 121 bis 124 unterteilen lässt. Die y-achsigen Krümmungen zweier beliebiger Punkte auf dem x-achsigen Kamm 13 sind gleich, wobei die x-achsigen Krümmungen zweier beliebiger Punkte auf dem y-achsigen Kamm 13 gleich sind. Die x- und y-achsigen Krümmungen der ersten bis vierten Krümmungsflächen 121 bis 124 sind gleich oder nicht gleich. Der x-achsige Kamm 131 zwischen der ersten und der zweiten Krümmungsfläche 121, 122 oder der x-achsige Kamm 132 zwischen der dritten und der vierten Krümmungsfläche 123, 124 steht in einem Winkel θ zur x-Achse, wobei der Winkel θ im Bereich von 0 bis 30 Grad liegt.
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Hierdurch ergibt sich eine erwünschte Lichtform, wenn der von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtanteil durch die Sammellinse 1 durchtritt. Die Sammellinse 1 kann in einem Lichtsammelmodul B oder in einer Lampenvorrichtung C eingesetzt werden.
