-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
(1) Gebiet der Erfindung
-
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Beleuchtungssysteme und genauer auf dynamische Beleuchtungssysteme, bei denen das animierte Element durch ein Magnetfeld gelenkt wird.
-
(2) Beschreibung des Standes der Technik
-
Beleuchtungsanwendungen erfordern in zunehmendem Maße dynamische Beleuchtungssysteme. Der Grund für diese Entwicklung liegt teilweise in der zunehmenden Flexibilität von Arbeitsbereichen und Wohnquartieren und teilweise in der wachsenden Nachfrage nach situationsbezogenen Beleuchtungsszenen. Vom technologischen Gesichtspunkt hat die Entwicklung der LED (weiß und farbig) die Nachfrage nach veränderbarem Licht gefördert und begünstigt.
-
Die Lichtrichtung, die Lichtverteilung, die Farbverteilung und die Stabilität des Lichts spielen alle eine große Rolle bei der Anwendung. Starre Systeme decken nur bestimmte Illuminationsfunktionen ab und müssen daher manuell eingestellt werden, um wechselnden Anforderungen zu genügen.
-
Herkömmliche dynamische Beleuchtungssystem sind solche, deren Optik mittels eines Motors und eines Getriebes eingestellt werden kann (z. B.
US 2002/0036908 A1 – LED warning signal light and moveable row of LED's). Diese Lösung besitzt den großen Nachteil, dass die in dem System verwendeten mechanischen Teile einem größeren Verschleiß unterliegen, was eine negative Auswirkung auf die Lebensdauer der Anlage hat. Überdies sind diese Systeme ziemlich träge und können auf schnelle Änderungen nicht sofort reagieren.
-
Herkömmliche Systeme, die auf Motor-Getriebe-Elementen basieren, können sich außerdem bei Temperaturschwankungen verklemmen. Weil moderne Beleuchtungssysteme, die auf der LED-Technologie basieren, Temperatur- bzw. Wärmespannung ausgesetzt sind, ist eine innovative Lösung erforderlich, die dann, wenn sie durch Temperaturänderungen Spannung ausgesetzt ist, wesentliche Vorteile hinsichtlich der Robustheit bietet. Im Ergebnis wird mechanische Spannung in den Beleuchtungssystemen vermieden.
-
Es ist eine Herausforderung, ein dynamisches Beleuchtungssystem zu schaffen, das eine längere Lebensdauer besitzt und das es ermöglicht, Teile in einfacher Weise zu positionieren und umzupositionieren und dabei die verschiedenen Positionen fortschreitend erfassen und bestimmen zu können.
-
Lösungen, die von Beleuchtungssystemen handeln, sind in den folgenden Patenten beschrieben:
Das US-Patent (
US 7.220.029 an Bynum et al.) lehrt eine Beleuchtungsanordnung, die zum wahlweisen Illuminieren eines inneren Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs zwischen Flut- und Punktbeleuchtungsbedingungen einstellbar ist. Die Anordnung umfasst ein Gehäuse, das über eine Hülse, die mit einer rotatorischen Nockensperre zusammenwirkt, an einem tragenden Element wie etwa der Dachverkleidung festgemacht ist. In dem Gehäuse ist eine LED-Lichtquelle orbital unterstützt, um Licht in richtungsbezogen einstellbarer Weise zu projizieren. In dem Lichtpfad ist eine Linse angeordnet, die zwischen einer ausgefahrenen Punktposition für Einzelplatzbeleuchtung und einer zurückgefahrenen Flutposition für allgemeine Illumination innerhalb des Innenraums beweglich ist. Um die LED automatisch zu speisen spricht ein Schalter auf die Bewegung der Linse in ihre Punktposition an. Der Schalter öffnet, womit die LED abgeschaltet wird, wenn die Linse in ihren Flutzustand zurückgeführt ist. Um die Lichtquelle unabhängig zu aktivieren, wenn sich die Linse in ihrer Flutposition befindet, spricht eine Beleuchtungssteuerschaltung auf ein Override- bzw. äußeres Aufschaltsignal an. Die Lichtquelle ist zur Orbitalbewegung in dem Gehäuse durch einen Kardanmechanismus unterstützt, der einen in einem Kreuz getragenen kardanischen Bügel umfasst. Um die Orbitalbewegung zu erreichen, legen Drehbolzen sich schneidende senkrechte Achsen fest.
-
Die US-Patentveröffentlichung (
US 2008/0198617 an Schwab et al.) offenbart ein sich anpassendes LED-Vorwärts-Beleuchtungssystem bzw. LED-Frontscheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug, das ein am Fahrzeug befestigtes Scheinwerfergehäuse zur Anbringung von LED-Lampeneinheiten mit festen Lichtbündelrichtungen umfasst. Die LED-Lampeneinheiten besitzen jeweils Montagedrehzapfen und Gelenkdrehzapfen, die voneinander beabstandet sind, um Hebelarme zu schaffen. Die Montagedrehzapfen befestigen die LED-Lampeneinheiten an einer Fase im Gehäuse.
-
Die US-Patentveröffentlichung (
US 2008/0266856 an Chien) beschreibt eine Lichtvorrichtung mit veränderbarer Funktion, in die wenigstens eines von herkömmlichen, erhältlichen Lichtmitteln in der Gehäuseeinheit oder den Anfügungs- bzw. Verbindungsmitteln installiert ist, wobei die Gehäuseeinheit und die Verbindungsmittel ihre Orientierung oder Position oder ihren Sichtwinkel oder andere Lichteigenschaften, bezogen auf irgendein anderes der Lichtmittel, verändern können, damit zur Herstellung der Illumination für den Betrachter die Lichtvorrichtung das Lichtbündel in die gewünschte Richtung aussenden kann. Die besagte Lichtvorrichtung wählte, verbunden mit Solarmitteln, Wind- oder anderen Generatoren und Haushalts- bzw. Netzstrom, um die Energie zum Anschalten der bevorzugten Lichtmittel zu erlangen, unter vorgegebenen Funktionen aus.
-
Das US-Patent (
US 6.305.830 an Zwick et al.) lehrt eine Beleuchtungsoptik für Fahrzeugleuchten, vorzugsweise Kraftfahrzeugleuchten. Die Beleuchtungsoptik besitzt ein lichtbrechendes Linsenelement, das in dem Pfad der Strahlen von wenigstens einer Leuchte angeordnet ist. Das Linsenelement weist wenigstens eine Öffnung auf, die durch ein Teil der Strahlen der Leuchte hindurchgeht, ohne der Brechung zu unterliegen.
-
Das US-Patent (
US 5.151.580 an Metlitsky et al.) offenbart einen tragbaren Abtastkopf, der Licht von einer Lichtemitterdiode aussendet und empfängt, um Zeichen wie etwa Strichcodezeichen zu lesen. Die Optik in der Abtastvorrichtung dient dazu, ein Lichtbündel und die Sicht eines Lichtsensors in verschiedenen Ebenen außerhalb eines Abtastvorrichtungsgehäuses zu fokussieren. In der Einheit sind Bilderzeugungsmittel vorgesehen, um ein Sichtfenster abzubilden. Das Sichtfenster besitzt eine Fläche, die kleiner als jene des Abtastpunkts ist. Das System kann eine LED als Lichtquelle verwenden und den relativ groß (in der Größenordnung von Millimetern) ausgelegten Abtastpunkt tolerieren, ohne Leseleistung zu opfern, da die Photodiode nur jenen Teil des Abtastpunkts ”sieht”, der durch das Sichtfenster sichtbar ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem mit einer langen Lebensdauer zu schaffen.
-
Eine weitere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem mit minimalem mechanischem Verschleiß zu schaffen.
-
Eine weitere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem mit reduzierten mechanischen Abmessungen zu schaffen.
-
Eine weitere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem mit minimierter beweglicher Masse zu schaffen.
-
Eine weitere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem mit minimiertem Energieverbrauch für die Dynamisierung zu schaffen.
-
Eine weitere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem zu schaffen, bei dem die Position des beweglichen Elements (der beweglichen Elemente) kontinuierlich verändert werden kann.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem zu schaffen, das sofort auf schnelle Änderungen reagiert.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem zu schaffen, das gegenüber Temperaturschwankungen unempfindlich ist.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem zu schaffen, bei dem bewegliche Elemente durch ein Magnetfeld gelenkt werden.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem zu schaffen, bei dem Positionen beweglicher Elemente fortschreitend erfasst und bestimmt werden können.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dynamisches Beleuchtungssystem zu schaffen, bei dem bewegliche Teile linear, zweidimensional oder dreidimensional positioniert werden können.
-
In Übereinstimmung mit den Aufgaben dieser Erfindung ist ein Verfahren für dynamische Beleuchtungssysteme geschaffen worden, das, ermöglicht durch eine äußerst flexible Positionierung, mechanische Spannung vermeidet. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (1) Vorsehen wenigstens einer Lichtquelle, eines oder (eventuell) mehrerer optischer Elemente, um Licht von der wenigstens einen Lichtquelle zu leiten, ein Steuermodul und Kraftübertragungsmittel, um die optischen Elemente in bis zu drei Dimensionen in die gewünschte Position zu bewegen, wobei die optischen Elemente z. B. Linsen, Spiegel, Faseroptik, Prismen, variable Linsen usw. sein könnten, (2) Entfalten einer magnetischen Kraftübertragung, um die optischen Elemente zu bewegen, und (3) Steuern der Kraftübertragung durch das Steuermodul. Optional werden die wirklichen Positionen des einen oder der mehreren beweglichen optischen Elemente erfasst und in einem Regelkreis dem Steuermodul zugeführt.
-
In Übereinstimmung mit den Aufgaben dieser Erfindung, ist ein dynamisches Beleuchtungssystem geschaffen worden. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem enthält erstens: wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens ein bewegliches optisches Element, das Licht von der wenigstens einen Lichtquelle leitet. Außerdem enthält das Beleuchtungssystem eine Kraftübertragung, die eine Position des wenigstens einen beweglichen optischen Elements durch ein gesteuertes Magnetfeld verändert, und mit einem statischen Element des Beleuchtungssystems verbundene Lagermittel, die das wenigstens eine bewegliche optische Element führen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
In den begleitenden Zeichnungen, die Bestandteil dieser Beschreibung sind, ist gezeigt:
-
1a, Stand der Technik, zeigt eine Anwendung eines Beleuchtungssystems, z. B. einer Straßenlaterne des Standes der Technik, die Licht auf eine Ellipsoidfläche einer Straße wirft.
-
1b zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie zeigt eine Straßenlaterne unter Verwendung der vorliegenden Erfindung mit einer dynamischen Lichtverteilungskurve, die eine viel größere beleuchtete Fläche als die durch den Stand der Technik überdeckte Fläche, jedoch nur dort, wo es erforderlich ist, überdeckt. Die hier gezeigte Verbesserung hängt damit zusammen, dass das ”verschwendete Licht” abseits der Straße geringer ist. Die Lichtverteilung folgt dem Verlauf der Straße.
-
2 zeigt axiale Definitionen für einen Lichtdeflektor bzw. Lichtablenker mit drei dimensionsbezogenen Ablenkrichtungen x, y, z.
-
3 zeigt eine Ausführungsform des dynamischen Beleuchtungssystems mit positionsgelenkter Optik unter Verwendung eines dazwischen liegenden optischen Elements.
-
4a veranschaulicht die Grundidee der vorliegenden Erfindung. Sie zeigt eine Schrägansicht des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems.
-
4b zeigt eine Seitenansicht des Beleuchtungssystems der vorliegenden Erfindung, wobei der x-y-Tisch 41 durch Kugellagerkugeln 42 geführt wird.
-
5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems unter Verwendung gelenkter optischer Elemente, um den Lichtfluss mittels eines beweglichen dazwischen liegenden optischen Elements zu steuern.
-
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems mit einer positionsabhängigen Optik auf sphärischen Bahnen 60.
-
7 zeigt ein Mehrfach-Beleuchtungssystem mit einer Anzahl optischer Elemente und zahlreichen magnetischen Übertragungsstrecken.
-
8 zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem mit horizontaler Ablenkung.
-
9 zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem mit mehrfachen Lichtquellen, die ein gemeinsames optisches Element besitzen, das über diese mehrfachen Lichtquellen bewegt werden kann.
-
10a–c zeigen die Funktionsprinzipien einer ersten Ausführungsform einer zusammen mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Kraftübertragung.
-
Die 10d–f zeigen die Funktionsprinzipien einer zweiten Ausführungsform einer zusammen mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Kraftübertragung.
-
Die 11a–c veranschaulichen, wie sich die Spuleninduktivitäten von den Positionen des beweglichen Teils des Motors, d. h. den Positionen der Permanentmagnete, abhängig ändern.
-
Die 12a–c veranschaulichen auf ähnliche Weise, wie sich die Spuleninduktivitäten von der Position des beweglichen Teils des Motors, d. h. den Positionen der Permanentmagnete, abhängig ändern.
-
13 zeigt einen Blockschaltplan der Grundfunktionen eines Steuermoduls für das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem.
-
14 zeigt einen Ablaufplan für ein Verfahren für dynamische Beleuchtungssysteme, das, ermöglicht durch eine äußerst flexible Positionierung, mechanische Spannung vermeidet.
-
Die 15a–c veranschaulichen die Alvarez-Linsentechnik mit zwei optischen Elementen (Linsen), die dazu verwendet werden können, unterschiedliche Lichtverteilungen zu erzeugen.
-
Die 16a–f zeigen schematische Funktionen der Alvarez- oder Lohmann-Linsensysteme (die Lohmann-Linse ist eine Alternativlösung zur Alvarez-Linse).
-
Die 17a–c zeigen, wie die optischen Eigenschaften einer fluidbefüllten Linse durch Verändern der Fluidmenge der Linse verändert werden können.
-
18 zeigt eine Schrägansicht der Hauptkomponenten einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
19 zeigt eine Draufsicht eines vergrößerten Ausschnitts der Oberfläche eines optischen Elements des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems, in das eine Mikrostrukturoptik integriert ist.
-
20 zeigt eine Seitenansicht zweier optischer Elemente (Platten) mit Mikrostrukturoberflächen.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Es sind Systeme und Verfahren für dynamische Beleuchtungssysteme erfunden worden, die durch Verwendung der magnetischen Kraftübertragung, die optische Elemente zwischen Lichtquellen bewegt, einem minimalen mechanischen Verschleiß unterliegen und auf schnelle Änderungen sofort reagieren.
-
Die vorliegende Erfindung offenbart Systeme und Verfahren, worin ein oder mehrere animierte Elemente (z. B. die Optik) durch ein Magnetfeld, d. h. einen Linearmotor, gelenkt werden. Der bewegliche Teil liegt z. B. über einem Kugellager. Dieser Systemtyp reduziert die anfällige Mechanik (Getriebe) und ist in viel geringerem Maße mechanischer Trägheit unterworfen. Die magnetische Kraftübertragung ermöglicht das Positionieren der beweglichen Teile, wobei außerdem eine Position, die bereits bestimmt wurde, erneut bestimmt werden kann.
-
1a, Stand der Technik, zeigt eine Anwendung eines Beleuchtungssystems, z. B. einer Straßenlaterne 1 des Standes der Technik, die Licht auf eine Ellipsoidfläche 2 einer Straße 3 wirft.
-
1b zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie zeigt eine Straßenlaterne 4 unter Verwendung der vorliegenden Erfindung, die eine dynamische Lichtverteilungskurve besitzt. Die hier gezeigte Verbesserung hängt mit dem Reduzieren von ”verschwendetem Licht” abseits der Straße zusammen. Die Lichtverteilung folgt dem Verlauf der Straße und überdeckt eine viel größere beleuchtete Fläche 5 als die in 1a, Stand der Technik gezeigte Fläche 2, und zwar nur dort, wo es erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung erreicht eine Vergrößerung der beleuchteten Fläche, und zwar soweit, wie dies gewünscht wird, durch Verschieben der relativen Position der Lichtquelle der Straßenlaterne und eines oder mehrerer optischer Elemente.
-
Solche optischen Elemente können z. B. Linsen, Spiegel, Faseroptik, Prismen, variable Linsen usw. sein. Das Verschieben der relativen Position zwischen der Lichtquelle und ein oder mehreren optischen Elementen wird erreicht durch eine Kraftübertragung, die auf einem gesteuerten Magnetfeld basiert. Eine solche Kraftübertragung kann mit einer hohen Drehzahl (z. B. von über 100 Hz) arbeiten. Der Lichtschwerpunkt wird so moduliert, wobei er eine kleine Amplitude, oberhalb der Erfassung der visuellen Frequenz des menschlichen Auges, besitzt. Es könnten ebenso die kapazitive Positionsabtastung oder andere Arten der Positionsabtastung angewandt werden. Die beweglichen Elemente werden durch Gleitlager, Kugellager oder andere Lagertypen geführt. Falls Kugellager verwendet werden und die Kugeln aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gefertigt sind, könnten die Kugeln dazu verwendet werden, elektrische Ströme zu leiten.
-
10a zeigt die Funktionsprinzipien einer ersten Ausführungsform einer zusammen mit der Erfindung verwendeten Kraftübertragung. Sie zeigt zwei Spulen A und B, die um ein festes Eisen 100 gewickelt sind. Es sind zwei Permanentmagnete 102 eingesetzt, die jeweils ein Magnetfeld zu der Spulen-Eisen-Kombination hin aufbauen. Die Richtungen der Ströme durch die Spulen A und B sind entweder durch Punkte oder Kreuze angegeben und erzeugen, je nach Richtung der Ströme, entweder aufwärts zu dem Permanentmagnet oder abwärts zu einer Spule ein Magnetfeld. 10b zeigt, dass sich das mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnete bewegliche optische Element, abhängig von der Richtung der Ströme durch die Spulen, nach links bewegt. 10c zeigt, dass sich das bewegliche optische Element 101 nach rechts bewegt. Die Permanentmagnete 102 können direkt an dem optischen Element oder an einem Träger, der mit dem beweglichen optischen Element fest verbunden ist, befestigt sein.
-
10d zeigt die Funktionsprinzipien einer zweiten Ausführungsform einer zusammen mit der Erfindung verwendeten Kraftübertragung. Zwischen den zwei Spulen A und B bewegt sich ein Permanentmagnet 104. 10e zeigt, dass sich der Permanentmagnet 104, abhängig von der Richtung der Ströme durch die Spulen A und B, nach links bewegt. 10f zeigt, dass sich der Permanentmagnet 104, abhängig von der Richtung der Ströme durch die Spulen A und B, nach rechts bewegt. Der Permanentmagnet 104 ist mit einem optischen Element fest verbunden und bewegt so das optische Element in eine gewünschte Position.
-
Die 11a + b veranschaulichen, wie sich die Induktivitäten L1 und L2, d. h. der Spulen A und B in den 10a–c, in Abhängigkeit von den Positionen des beweglichen Teils des Motors, d. h. den Positionen des Permanentmagneten 102, verändern. In 11a wurden die Permanentmagnete einschließlich des optischen Elements 101 nach rechts bewegt, während in 11b die Permanentmagnete einschließlich des optischen Elements 101 nach links bewegt wurden. Das Diagramm von 11c veranschaulicht die Abhängigkeit der Induktivitäten L1 und L2 und somit, wie die Differenz ΔL der Induktivitäten L1 und L2 der beiden Spulen dazu verwendet werden kann, die genaue Position des Motors zu ermitteln.
-
Die 12a–c veranschaulichen entsprechend der in den 10d–f gezeigten Ausführungsform des Linearmotors, wie sich die Induktivitäten L1 und L2 in Abhängigkeit von den Positionen des beweglichen Teils des Motors, d. h. in diesem Fall den Positionen des sich inwendig der Spulen A und B bewegenden Permanentmagneten 104, verändern. In 12a wurde der Permanentmagnet 104 nach links bewegt, während in 12b der Permanentmagnet 104 nach rechts bewegt wurde. Das Diagramm von 12c veranschaulicht die Abhängigkeit der Induktivitäten L1 und L2 und somit, wie die Differenz ΔL der Induktivitäten L1 und L2 der beiden Spulen dazu verwendet werden kann, die genaue Position des Motors zu ermitteln.
-
Es sei angemerkt, dass alternativ zu der oben beschriebenen in dem Linearaktor integrierten Positionsabtastung die Position optischer Elemente durch kapazitive Sensoren oder Hall-Sensoren ermittelt werden könnte. Alternativ kann zum Erzeugen der Kraftübertragung für die beweglichen Teile lediglich eine Spule eingesetzt werden.
-
13 zeigt einen Blockschaltplan der Grundfunktionen eines Steuermoduls oder Steuerprozessors 43 für das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem. Um das erfindungsgemäße Lichtsystem zu steuern, könnte irgendein geeigneter Typ von Steuerprozessor verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle Funktionen in einer integrierten Schaltung (IC) integriert. Das Steuermodul umfasst für einen seriellen Bus 130 einen Inter-IC-(I2C)-Bus zu einem Steuerbus (SDA und SCL), einen einmal programmierbaren Speicher (OTP) 131, Leistungsregler 132, ein digitales Steuermodul 133 und ein Aktorsteuermodul/Positionssteuermodul 134, das mit zwei Spulen 135 einer Kraftübertragung, d. h. eines Linearmotors, verbunden ist, um die optischen Elemente des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems zu bewegen. Für die Kraftübertragung könnte ebenso eine einzige Spule verwendet werden. Das Positionserfassungsmerkmal tastet eine Induktivitätsdifferenz zwischen beiden Spulen ab und ermittelt anhand der Induktivitätsdifferenz die wirkliche Position der optischen Elemente.
-
Es sei angemerkt, dass ein Steuer-IC mehrere Aktoren steuern könnte. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert ein Steuer-IC alle verwendeten Aktoren sowie eine oder mehrere LEDs, wobei gleichwohl andere Lichtquellen anwendbar sind.
-
Wohlgemerkt ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Positionen veränderlich sind und fortschreitend erfasst und bestimmt werden können. Daher kann vorteilhafterweise ein Linearmotor mit integrierter Positionsabtastung verwendet werden. Herkömmliche Systeme mit beispielsweise Schrittmotoren können eine Position nur ”Schritt um Schritt” erfassen. Dieser Effekt wirkt sich für visuelle Systeme nachteilig aus, weil die Lichtverteilung eine Prozedur und eine Positionierung der beispielsweise optischen Elemente benötigt, die so kontinuierlich wie möglich sind. Andernfalls wären Beleuchtungswechsel sprunghaft und/oder könnten die optischen Elemente nicht vollständig in ihrer Auflösung verwendet werden.
-
Die beweglichen Teile können linear, zweidimensional in x- und y-Richtung oder dreidimensional (x, y, z) positioniert werden. Durch die verschiedenen Positionen des optischen Elements in Bezug auf die Lichtquelle kann eine Vielzahl verschiedener Lichtverteilungen oder Illuminationen an illuminierten Objekten erzeugt werden. 2 zeigt axiale Definitionen für einen Lichtablenker 20 mit den drei dimensionsbezogenen Ablenkrichtungen x, y, z. Es sei angemerkt, dass die optischen Elemente als Teil der möglichen Bewegungen geneigt werden könnten.
-
Es sei angemerkt, dass für jede Richtung, z. B. drei Richtungen, ein Linearmotor eingesetzt werden könnte, um die Lichtverteilung zu modifizieren. Alternativ kann längs der optischen Achse die Lichtverteilung durch eine oder mehrere variable Linsen modifiziert werden. Eine solche Linse kann aus einem mit Wasser oder einem anderen Fluid befüllten, lichtdurchlässigen, elastischen Kunststoffbehälter gefertigt sein. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Wasser selbst zur Kühlung verwendet werden kann.
-
Die 17a–c zeigen, wie die optischen Eigenschaften einer fluidbefüllten Linse durch Verändern der Fluidmenge der Linse verändert werden können. Die Fluidmenge kann durch eine Pumpe modifiziert werden, wobei das gepumpte Fluid die Gestalt der Linse und folglich die Lichtverteilung verändert. 17a zeigt eine solche variable Linse mit einer Linsenfassung, einer elastischen Kunststoffmembran und einer lichtdurchlässigen Fluidmembran. 17b zeigt eine solche Linse, bei der das Fluid teilweise ausgepumpt ist, weshalb sie die Eigenschaften einer konkaven Linse besitzt. 17C zeigt eine solche Linse, bei der zusätzliches Fluid eingepumpt ist, weshalb sie die Eigenschaften einer konvexen Linse besitzt. Die Pumpe kann durch die Bewegungen des erfindungsgemäßen dynamischen Beleuchtungssystems aktiviert werden.
-
Alvarez- und Lohmann-Linsen sind optische Vorrichtungen mit veränderlichem Brennpunkt, die auf seitlichen Verschiebungen zweier Linsen mit kubischer Oberfläche basieren. Diese Art von Linsen kann dazu verwendet werden, die Lichtverteilung zu modifizieren.
-
Die 15a–c veranschaulicht die Alvarez-Linsentechnik mit zwei optischen Elementen (Linsen), die dazu verwendet werden können, verschiedene Lichtverteilungen zu erzeugen. Die Bewegung eines oder mehrere optischer Elemente mit verschiedenen Formen verändert die Lichtverteilung. Die Formen könnten ein vollständiges optisches Element bilden oder auf Mikrostrukturen basieren, in die mehrere Mikro-Alvarez-Linsen an optischen Elementen integriert sind.
-
Die 15a–c veranschaulichen, wie eine Alvarez-Linse durch seitliches Bewegen entweder der oberen oder der unteren Linsenkomponente oder beider Linsenkomponenten ihren Brennpunkt verändert.
-
Die 16a–f zeigen schematische Funktionen der Alvarez- oder Lohmann-Linsensysteme (die Lohmann-Linse ist eine Alternativläsung zur Alvarez-Linse). Eine Lichtquelle 160 erzeugt durch die variable Linse mit einem ersten 162 und einem zweiten Teil 163 ein Lichtbündel 161, wobei die relativen Positionen beider Teile verändert werden können, indem entweder ein Teil oder beide Teile der Linse bewegt werden. Konfiguration mit kubischen Außenflächen bei: (a) neutraler Position, (b) negativer Leistungsaddition und (c) positiver Leistungsaddition. Konfiguration mit kubischen Innenflächen bei: (d) neutraler Position, (e) negativer Leistungsaddition und (f) positiver Leistungsaddition. Für die Konfiguration mit kubischen Außenflächen muss ein Abstand zwischen beiden Linsen bestehen, um eine Kollision zu vermeiden, wenn zum Erreichen der positiven Leistungsaddition (f) die Verschiebung vorgenommen wird.
-
Die vorliegende Erfindung kann außerdem bieten, dass in Abhängigkeit von der Position die Helligkeit der Punktlichtquelle (idealerweise einer oder mehrerer LEDs) verändert werden kann. Gleichzeitig kann eine von dem Winkel abhängige flexible Lichtintensität erreicht werden. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung lenkt verschiedene LEDs (z. B. in verschiedenen Farben) in Abhängigkeit von der Winkelposition.
-
Die 19–20 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich ein Beleuchtungssystem, das eine Mikrostrukturoptik verwendet. Diese Mikrostrukturoptik ist eine Ausführung von Alvarez-Linsen, die statt einer oder zwei Linsen, eine Vielzahl von Linsen, wie etwa eine Fresnel-Linse, auf der Oberfläche des Beleuchtungssystems umfasst. Verglichen mit einer herkömmlichen sphärischen Linse verringert die Fresnel-Linse die benötigte Werkstoffmenge durch Aufbrechen der Linse in einen Satz konzentrischer, ringförmiger Teilabschnitte, die sogenannten ”Fresnel-Zonen”, was theoretisch unbegrenzt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Fresnel-Linsen in zwei Lagen entfaltet, die, ähnlich wie die Alvarez-Linsen, durch eine Magnetfeld in Bezug zueinander bewegt werden können. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass zum Erreichen einer optischen Wirkung die Bewegungen auf ein Minimum beschränkt sind, und die Masse der optischen Teile wesentlich verringert werden kann.
-
19 zeigt eine Draufsicht eines vergrößerten Ausschnitts der Oberfläche eines optischen Elements des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems, in die eine Mikrostrukturoptik integriert ist.
-
20 zeigt eine Seitenansicht zweier optischer Elemente (Platten) 200 und 201 mit Mikrostrukturoberflächen. Eines oder beide der optischen Elemente 200 und 201 können vertikal bewegt werden, um das optische Verhalten zu verändern. Es ist auch möglich, mehr als zwei Lagen zu verwenden, wobei eine oder mehrere Lagen bewegt werden könnten.
-
3 zeigt eine Ausführungsform des dynamischen Beleuchtungssystems mit positionsgelenkter Optik unter Verwendung eines dazwischen liegenden optischen Elements 31. Ferner zeigt 3 eine Lichtquelle 30 und ein bewegliches optisches Element (Deflektor) 32.
-
4a veranschaulicht eine Grundidee der vorliegenden Erfindung. Sie zeigt eine Schrägansicht des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems. Ein bewegliches primäres optisches Element (Deflektor) 32 wird über eine Lichtquelle 30 bewegt. Ein beweglicher x-y-Tisch 41 trägt das bewegliche optische Element 32. Der x-y-Tisch 41, der durch ein Lager, das z. B. ein Gleitlager oder ein Kugellager sein kann, geführt wird, wird durch eine Kraftübertragung (nicht gezeigt) in eine gewünschte Position bewegt. Ein Steuermodul 43 steuert die Kraftübertragung, um die beweglichen optischen Elemente und die Lichtquelle 30, z. B. eine LED, zu bewegen. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung steuert das Steuermodul 43 mehr als eine Lichtquelle.
-
4b zeigt eine Seitenansicht des Beleuchtungssystems der vorliegenden Erfindung, wobei der x-y-Tisch 41 durch Kugellagerkugeln 42 geführt wird. 4b zeigt, wie das bewegliche optische Element mit den statischen Elementen des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems verknüpft ist.
-
5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems unter Verwendung eines sekundären gelenkten dazwischen liegenden optischen Elements 50 sowie eines primären gelenkten optischen Elements 32, um den Lichtfluss zu steuern. Es wäre auch möglich, mehr als zwei gelenkte optische Elemente einzusetzen. Vorzugsweise wird das dazwischen liegende optische Element bewegt, weil es eine geringere Masse besitzt, jedoch ist es wohlgemerkt möglich, das optische System mit mehr als einem beweglichen optischen Element aufzubauen.
-
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems mit einer positionsabhängigen Optik, die sich nicht nur linear bzw. geradlinig, sondern auch auf sphärischen Bahnen 60 bewegt.
-
Es ist auch möglich, optische Elemente in einer Taumelbewegung um ihre eigene Achse zu drehen. In diesem Fall ist in einer bevorzugten Ausführungsform das optische Element mit Federn aufgehängt. Ferner sei angemerkt, dass mit der vorliegenden Erfindung jegliche Art von Bewegung einschließlich des Kippens eines oder mehrerer optischer Elemente verwirklicht werden könnte, wobei das Verändern von Positionen eines oder mehrerer optischer Elemente das Kippen bzw. Neigen umfassen würde.
-
7 zeigt einen Leuchtkörper gemäß der vorliegenden Erfindung, der mehrfache Lichtquellen umfasst, die zu einem vollständigen Beleuchtungssystem mit mehreren optischen Elementen und zahlreichen magnetischen Übertragungsstrecken kombiniert sind. Durch eine Gesamtsteuerung bzw. übergeordnete Steuerung der mehreren Lichtquellen können verschiedene veränderliche Lichtverteilungen verwirklicht werden. Die mehrfachen Lichtquellen können parallel gesteuert oder einzeln gesteuert sein. Jede Lichtquelle und jedes optische Element können unabhängig gesteuert werden.
-
8 zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem mit horizontaler Ablenkung. Der Kern des Systems von 8 ist die Bewegung in der Richtung der optischen Achse.
-
9 zeigt ein weiteres Mehrfach-Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Gruppe von LED-Lichtquellen wird durch ein gemeinsames optisches Element 90 gesteuert. Es sei angemerkt, dass zusammen mit der vorliegenden Erfindung verschiedene LED-Typen verwendet werden können, z. B. ein einzelner LED-Chip, mehrere LED-Chips (hintereinander oder parallel oder in Kombinationen davon geschaltet), weiße oder farbige LEDs oder LED-Chips, eine blaue LED als Primäremitter und eine ferne Phosphorkonversion. Die Konversion könnte bei den optischen Elementen ausgeführt werden.
-
Es könnten ebenso andere Typen von Lichtquellen verwendet werden.
-
Die 4–9 zeigen deutlich, dass mehrere Abwandlungen des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems möglich sind, wobei wohlgemerkt Kombinationen des gezeigten Beleuchtungssystems möglich sind. Ferner sei angemerkt, dass das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem als eine Einheit eingekapselt sein könnte.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist durch eine Verknüpfung der Position mit äußeren Steuersignalen gekennzeichnet. Die Lenkinformationen können je nach Anwendung verschiedenen Quellen entnommen werden. Beispiele davon sind:
- # Manuelles Steuerelement zum Einstellen der Position
- # Bewegungsmelder
- # Vibrationssensoren und Neigungssensoren
- # Kurvenbahnen bewegter Objekte
- # Helligkeitssensoren
- # Wärmesensoren (Infrarot)
- # Softwareprogramme (Prozesse, Zeitsteuerung)
- # Bewegliche Vorrichtungen (Mobiltelefone, Persönliche Digitale Assistenten (PDA))
- # Solarvorrichtungen, die die Positionen der Sonne umfassen
-
Wohlgemerkt sind die oben erwähnten Signale nicht-einschränkende Beispiele.
-
Die Ergebnisse des Beispiels der oben aufgezeigten Signale sind die folgenden einstellbaren Parameter des abgegebenen Lichts:
- # Lichtkegel (kleine Strahlbreite, große Strahlbreite)
- # Lichtrichtung (Winkel der optischen Achse)
- # Lichtverteilung (Gestalt, symmetrisch, asymmetrisch)
- # Intensitätsverteilung und Farbverteilung.
-
Es können ebenso weitere Beleuchtungseffekte erzielt werden. Die Lenkung der Lichtquellen, z. B. der LED, OLED usw., in Abhängigkeit von den Positionen der beweglichen optischen Elemente ist variabel. Sie kann jederzeit modifiziert oder synchronisiert werden, wobei den Positionen der optischen Elemente entsprechend auf verschiedenfarbige Lichtquellen zugegriffen werden kann.
-
Die Lichtführung geschieht durch Verschieben der relativen Position zwischen der Licht gebenden Quelle und einem oder mehreren optischen Elementen. Im Verlauf davon kann die Bewegung entweder geradlinig (x, y oder z) sein oder auf einer sphärischen Bahn geführt sein. Die Wirkung der Lichtführung kann verstärkt werden, indem eine oder mehrere Lichtquellen mit schmaler Lichtverteilung (z. B. von 10°) oder ein Kollimator verwendet werden, um so die Primäremission eng auf die liefernde Lichtquelle zu fokussieren, oder damit ein Kollimieren des Lichts ausgeführt wird (kollimiertes Licht ist Licht, dessen Strahlen nahezu parallel sind). Eine spezielle Ausführungsform bezieht sich auf die Verwendung einer Licht mischenden Optik, die gleichzeitig kollimiert, wobei das Licht anschließend über eine animierte optische Wirkung umgeleitet wird.
-
Weil die vorliegende Erfindung kein massives bzw. festes, mechanisches, verbundenes System zwischen den starren und beweglichen Teilen erfordert, wird eine exakte mechanische Positionierung der beweglichen Teile nicht bloß durch die Einstellungen angewandt. Die Erfindung besorgt insofern, als ein Teststrom an die Magnetspule gelegt wird und das Induktionspotenzial gemessen wird, das Ermitteln der Position über denselben magnetischen Pfad, der auch für die Kraftübertragung verwendet wird.
-
Somit ist es möglich, die genaue Position des beweglichen Teils oder der beweglichen Teile zu ermitteln. Neben der statischen Einstellung einer bestimmten Position und der nachträglichen Lichtführung sorgt die Erfindung auch dafür, dass die bewegten Teile bei einer bestimmten Frequenz dynamisch bewegt werden. Je nach Größe und Masse jenes Teils, der bewegt werden soll, kann dies entweder direkt oder indirekt stattfinden; beispielsweise über eine kleinere Zwischenoptik mit geringerer Masse. Durch die Bewegung der Optik mit höheren Frequenzen (über 100 Hz) können Effekte erzielt werden wie z. B. Einstellungen auf Lichtverteilungskurven und optische Diffusoren mit hohem Wirkungsgrad.
-
Lichtsysteme, die auf der LED-Technologie basieren, haben dennoch eine Menge Probleme hinsichtlich der Hochtemperaturentwicklung. Die hohe Abgabeleistung auf den LED-Chip verursacht einen Leistungsverlust, der thermisch über das LED-System abgeleitet werden muss, um die Temperaturgrenzwerte der LEDs nicht zu überschreiten. Die vorliegende Erfindung eröffnet die Möglichkeit, das dynamische Verhalten der Optik mit der Kühlung der LEDs zu kombinieren. Durch den zyklischen Prozess können in Verbindung mit dem mechanischen Gehäuse Luftströmungen erzeugt werden, die dazu verwendet werden können, die LEDs und das LED-System zu kühlen. Wenn eine Position für eine spezifische optische Wirkung statisch ist, kann die Optik durch kleine Verlagerungen, die eine Luftströmung erzeugen, veranlasst werden, zu vibrieren und im Ergebnis das LED-System zu kühlen. Es ist auch möglich, die optischen Elemente um einen festen Arbeitspunkt zu verschieben, um die Vibrationen zu erlangen.
-
Die vorliegende Erfindung trägt auch dem Rechnung, dass OLED-Folien ihre Form und Position verändern. Die Kraftübertragung beeinflusst die OLED-Folien und verformt sie, indem sie sie beispielsweise zusammenschiebt. In dieser Weise werden neue Lichtverteilungskennlinien erzeugt. Die Basistechnologie bleibt dieselbe wie für die LED-Anwendung.
-
Ferner sei angemerkt, dass eine mechanische Bremse oder Sperre auf die beweglichen Teile angewandt werden könnte, wenn deren Bewegungen unterbrochen werden. Außerdem kann für die beweglichen Teile eine Ausgangsposition definiert werden, in die sie zurückkehren, wenn das Beleuchtungssystem abgeschaltet wird.
-
Ferner kann eine Kalibrierungsroutine aktiviert werden, wenn das Beleuchtungssystem angeschaltet wird, um die genauen Positionen des einen oder der mehreren beweglichen Teile zu ermitteln. Die Auftreffpunkte der Kraftübertragung werden so navigiert, wobei die diesbezüglichen Daten elektronisch ausgewertet werden.
-
Wohlgemerkt könnten zusammen mit der vorliegenden Erfindung auch verschiedene Typen von Lichtquellen verwendet werden. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind eine LED oder optional OLEDs eingesetzt worden. Alternativ könnten gleichwohl sämtliche Lichtquellen, die einen Lichtpunkt liefern, verwendet werden, wie z. B. miniaturisierte Entladungslampen.
-
In den folgenden Abschnitten werden einige nicht einschränkende Beispiele von Anwendungen der vorliegenden Erfindung beschrieben:
-
# Allgemeine Beleuchtung
-
In diesem Anwendungsbereich ist eine der Situation entsprechende Veränderung des Lichts erwünscht. Beispielsweise kann es im Fall eines ”Arbeits- bzw. Einzelplatzlichts” erforderlich sein, die gesamte Tischfläche zu beleuchten, wobei im Fall einer Lesearbeit das Licht hauptsächlich auf den Lesebereich fokussiert sein sollte. Das Lenken des Lichts für beide Beleuchtungsaufgaben könnte dadurch erfolgen, dass die Lichtintensität – wie die Oberfläche des Tischs – konstant auf einem Pegel gehalten wird. In dieser Weise sparen die kleineren Lichtkegel Energie, weil die elektrische Leistung geringer ist.
-
# Lampen (Glühbirnen)
-
Glühlampen sind in manchen Ländern gesetzlich verboten. Für den Markt werden alternative Lampen benötigt. Lampen, die auf LEDs basieren, sind eine bevorzugte Option, wobei mehrere Produkte erhältlich sind. Glühbirnen, die auf dieser Erfindung basieren, haben die Möglichkeit, die Lichtrichtung und die Gestalt der Lichtverteilung zu verändern. Durch einen in die Glühbirne integrierten Schalter oder durch mehrmaliges Drücken des Netzschalters oder durch Funk-/Fernbefehle (z. B. IR) oder durch einen Phasenanschnittdimmer kann die Betriebsart gewechselt werden.
-
# Straßen- und Wegebeleuchtung (auch Fluchtwege)
-
Bei der Wegebeleuchtung besteht die Forderung, dass nicht nur der Weg selbst eine spezifische Mindestlichtintensität besitzen muss, sondern auch, dass ein maximales Verhältnis von minimaler zu maximaler Lichtintensität nicht überschritten werden darf. Beide Forderungen können mit der vorliegenden Erfindung erfüllt werden. Weil die Lichtintensität in Abhängigkeit von dem Illuminationswinkel verändert werden kann, kann die Lichtverteilungskurve auf die gewünschte Gestalt und Intensitätsverteilung eingestellt werden. In dieser Weise können beispielsweise Kurven korrekt ausgeleuchtet werden, wobei durch homogenes Licht der Abstand von Laterne zu Laterne verkürzt werden kann, was wiederum die Investitionskosten des Beleuchtungssystems senkt.
-
Homogenität ist auch bei einer Notbeleuchtungseinrichtung auf Fluchtwegen erforderlich. Herkömmliche Beleuchtungssysteme besitzen am Rand des Ausleuchtlichtkegels eine geringere Lichtintensität als in der Mitte der Lampen. Die vorliegende Erfindung kann die Homogenität durch dynamische Steuerung der Beleuchtung in Abhängigkeit vom Illuminationswinkel stark verbessern. Die Erregung der Lichtquellen an den Rändern der abgestrahlten Beleuchtung wird verstärkt, womit die Ausleuchtung verbessert wird.
-
# Autoscheinwerfer
-
Kurvenlicht (bending light) ist eine wohlbekannte Anwendung flexibel gelenkten Lichts. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, schnelle Änderungen der Lichtsteuerung vorzunehmen. Dadurch ist es möglich, die Vibrationen des Kraftfahrzeugs, wenn es fährt, zu kompensieren und das Licht zu stabilisieren. Neigungsinformationen ermöglichen das Anpassen des horizontalen Illuminationswinkels derart, dass Blendwirkungen von entgegenkommenden Fahrzeugen vermieden werden. Die Autoscheinwerfer der vorliegenden Erfindung können ebenfalls Kurvenleuchten sein, d. h., dass über die Geschwindigkeit und den Lenkwinkel des Autos, die durch Sensoren analysiert werden können, ein Kurvenlichtwinkel ermittelt wird.
-
# Bühnen- und Theaterbeleuchtung
-
Die Aufgabe bei dieser Anwendung ist beispielsweise, eine Person, die z. B. auf der Bühne umhergeht, mit dem Licht zu verfolgen. Mittels Positionserfassung kann das Licht ein sich bewegendes Objekt automatisch verfolgen. Die manuelle Lenkung ist bekannt und kann auch durch die vorliegende Erfindung abgedeckt werden. Der Vorteil hier ist eine schnelle Ansprechzeit.
-
# Akzentbeleuchtung
-
Die hier vorgestellte Technik ermöglicht neue Anwendungen auf dem Gebiet der Akzentbeleuchtung, speziell die Tatsache, dass in Abhängigkeit von der optischen Ablenkung verschiedene Lichtintensitäten und Farben gelenkt werden können, was beispielsweise mit einem einzigen Beleuchtungssystem die Darstellung eines Regenbogenfarbeneffekts an Wänden ermöglicht.
-
# Beamer
-
Weitere Arten von Anwendungen für die beschriebene Technik sind Beamer-Anwendungen, wobei eine miniaturisierte Anwendung der vorliegenden Erfindung angenommen wird. Durch gemeinsame Beschaltung einer Anzahl von Systemen, die auf der Erfindung basieren, können in einer Anordnung, die eine Farbmischung an einer abbildenden Oberfläche erzeugt, Lichtüberlagerungen erzeugt werden. Durch Verwendung verschiedener Farben können Farbbilder auf Oberflächen projiziert werden.
-
Es sei angemerkt, dass die Steuerung der sich bewegenden optischen Elemente sicherstellt, dass die Illumination bewegter Objekte stabilisiert ist, wobei für die Kompensation des bewegten Objekts Neigungs- oder Vibrationsinformationen eingegeben werden. Diese Stabilisierung könnte beispielsweise für Tracklights an Booten, Suchscheinwerfer, Autoscheinwerfer usw. angewandt werden.
-
18 zeigt eine Schrägansicht von Hauptkomponenten einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine um ein Eisen gewickelte erste Spule 180 erzeugt ein Magnetfeld, das einen Permanentmagneten 181 in x-Richtung bewegt, wobei der Magnet 181 mit einem x-Tisch 182 fest verbunden ist. Eine diagonal zur ersten Spule 180 eingesetzte weitere Spule (nicht sichtbar) erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld, das einen verwandten Permanentmagneten in x-Richtung bewegt. Der x-Tisch 182 wird durch Kugeln (nicht sichtbar) eines sich in x-Richtung bewegenden Kugellagers geführt.
-
Ein zweites Paar jeweils um ein Eisen gewickelter Spulen 183 erzeugt ein Magnetfeld, das einen Permanentmagneten 184 in y-Richtung bewegt, wobei der Magnet 184 mit einem y-Tisch 185 fest verbunden ist. Der y-Tisch 185 wird durch Kugeln eines sich in y-Richtung bewegenden Kugellagers geführt.
-
Die optische Achse, d. h. die Lichtrichtung, des in 18 gezeigten Beleuchtungssystems ist zur x- und zur y-Richtung senkrecht. Auf der Oberseite des x-Tischs ist ein optisches Element 187 eingesetzt, das dementsprechend bewegt werden kann.
-
14 zeigt einen Ablaufplan für ein Verfahren für dynamische Beleuchtungssysteme, das, ermöglicht durch eine äußerst flexible Positionierung, mechanische Spannung vermeidet. Der Schritt 140 beschreibt das Vorsehen wenigstens einer Lichtquelle, eines oder mehrerer optischer Elemente, um Licht von der wenigstens einen Lichtquelle zu leiten, ein Steuermodul und Kraftübertragungsmittel, um die optischen Elemente in bis zu drei Dimensionen in die gewünschte Position zu bewegen. Der nächste Schritt 141 lehrt das Entfalten einer magnetischen Kraftübertragung, um die optischen Elemente zu bewegen; diesem folgt der letzte Schritt 142, der das Steuern der Kraftübertragung durch das Steuermodul 43 (siehe 4a) beschreibt. Optional werden die wirklichen Positionen des einen oder der mehreren beweglichen optischen Elemente erfasst und in einem Regelkreis dem Steuermodul zugeführt.
-
Obwohl die Erfindung speziell mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass an der Form und den Details verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Leitgedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2002/0036908 A1 [0004]
- US 7220029 [0007]
- US 2008/0198617 [0008]
- US 2008/0266856 [0009]
- US 6305830 [0010]
- US 5151580 [0011]
