DE102012211748A1

DE102012211748A1 - Optical collimation system has Fresnel lens comprising dead edge regions whose inclination with respect to optical axis is depended on inclination of associated dead edge regions of reflector

Info

Publication number: DE102012211748A1
Application number: DE201210211748
Authority: DE
Inventors: Simon Schwalenberg
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2013-10-31

Abstract

The system (16) has reflector (10) whose boundary face comprises several dead edge regions (24a-24d) to which several dead edge regions (18a-18d) of a Fresnel lens (14) are associated. A light source is arranged at focal point of Fresnel lens. The reflector is arranged to reflect light emitted from light source. The light reflected by reflector is guidable on dead edge regions of Fresnel lens by dead edge regions of reflector. The inclination of dead edge regions of lens with respect to an optical axis (20) is depended on inclination of associated dead edge regions of reflector.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein optisches Kollimationssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an optical collimation system according to the preamble of patent claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Kollimationssysteme bekannt, die zur Kollimation von Lichtstrahlen einer Lichtquelle einen Einzelreflektor (vgl. 1) oder eine Fresnellinse (vgl. 2) oder eine Kombination aus beiden (vgl. 3) aufweisen, wobei der Einzelreflektor an der Lichtquelle angeordnet ist, die Fresnellinse in einem gewissen Abstand, vorzugsweise im Abstand ihrer Brennweite, von der Lichtquelle angeordnet ist und bei einer Kombination aus beiden die Fresnellinse dem Reflektor nachgeschaltet ist. Der Einzelreflektor besitzt den Nachteil, dass nur durch den Reflektor reflektiertes Licht kollimierbar ist, und ein innerer Lichtkegel, der einen kleineren Öffnungswinkel besitzt als der Reflektor, nicht reflektierbar und somit nicht kollimierbar ist. Dagegen kann durch eine Fresnellinse nur Licht eines inneren Lichtkegels kollimiert werden, dessen Durchmesser im Abstand der Fresnellinse maximal so groß ist wie der Durchmesser der Fresnellinse. Ein äußerer Lichtkegel bleibt somit ungenutzt. Durch eine Kombination von Reflektor und Fresnellinse, kann weiterhin Licht eines inneren Lichtkegels, das direkt auf die Fresnellinse trifft, kollimiert werden. Licht eines äußeren Lichtkegels, das vom Reflektor reflektiert wird, wird jedoch zunächst kollimiert, aber durch eine Brechung an der nachgeschalteten Fresnellinse wieder in unerwünschte Richtungen gestreut. Somit bleibt bei einer derartigen Anordnung wieder nur ein innerer Lichtkegel genutztCollimation systems are known from the prior art, which for collimating light beams of a light source, a single reflector (see. 1 ) or a Fresnel lens (cf. 2 ) or a combination of both (cf. 3 ), Wherein the individual reflector is arranged on the light source, the Fresnel lens is arranged at a certain distance, preferably at a distance from its focal length, from the light source and, in the case of a combination of the two, the Fresnel lens is connected downstream of the reflector. The single reflector has the disadvantage that only reflected by the reflector light is collimated, and an inner cone of light, which has a smaller opening angle than the reflector, is not reflective and thus not collimated. In contrast, only a light of an inner cone of light can be collimated by a Fresnel lens whose diameter at the distance of the Fresnel lens is at most as large as the diameter of the Fresnel lens. An outer cone of light thus remains unused. Through a combination of reflector and Fresnel lens, light of an inner cone of light that hits directly on the Fresnel lens can continue to be collimated. However, light from an outer cone of light that is reflected by the reflector is first collimated but then scattered back into undesired directions by refraction at the downstream Fresnel lens. Thus, in such an arrangement again only an inner cone of light is used

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Kollimationssystem bereitzustellen, bei dem die Kollimationseffizienz gesteigert ist und das auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist.The object of the present invention is to provide an optical collimation system in which the Kollimationseffizienz is increased and which can be produced in a simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Kollimationssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by an optical collimation system having the features of patent claim 1.

Das erfindungsgemäße optische Kollimationssystem weist einen Reflektor und eine Fresnellinse auf, wobei der Reflektor mindestens eine Begrenzungsfläche und mindestens eine Lichtaustrittsfläche aufweist und die mindestens eine Begrenzungsfläche reflektierend ausgebildet ist. Die mindestens eine Begrenzungsfläche weist in einer eine optische Achse der Fresnellinse beinhaltenden Querschnittsebene eine Kontur auf und die mindestens eine Lichtaustrittsfläche ist zumindest zum Teil durch die mindestens eine Begrenzungsfläche des Reflektors begrenzt. Die Fresnellinse ist an der mindestens einen Lichtaustrittsfläche des Reflektors angeordnet, weist mindestens eine optische Achse auf und umfasst Wirkflanken und Totflanken in einer alternierenden Anordnung. Jede Totflanke weist in einer eine optische Achse der Fresnellinse beinhaltenden Querschnittsebene jeweils eine Kontur auf, wobei die Kontur jeder Totflanke jeweils durch zwei Endpunkte begrenzt ist. Die mindestens eine Begrenzungsfläche des Reflektors umfasst eine Vielzahl von Totflankenbereichen, wobei jeder Totflankenbereich in einer eine optische Achse der Fresnellinse beinhaltenden Querschnittsebene jeweils eine Kontur aufweist und die Kontur jedes Totflankenbereichs jeweils durch zwei Endpunkte begrenzt ist. Jedem Totflankenbereich ist genau eine Totflanke zugeordnet, dadurch dass von einer in einem Brennpunkt der Fresnellinse angeordneten Lichtquelle abgestrahltes Licht, das am Reflektor reflektierbar ist, mittels Reflexion an einem Totflankenbereich des Reflektors auf die zugeordnete Totflanke lenkbar ist, wobei in einer eine optische Achse der Fresnellinse beinhaltenden Querschnittsebene der Totflanke, die Totflanke und der der Totflanke zugeordnete Totflankenbereich auf der selben Seite der optischen Achse angeordnet sind. Eine Neigung einer Totflanke gegenüber einer optischen Achse der Fresnellinse ist durch einen Winkel zwischen dieser optischen Achse und einer Geraden definiert, die in einer diese optische Achse beinhaltenden Querschnittsebene dieser Totflanke durch die zwei Endpunkte der Kontur dieser Totflanke festgelegt ist. Die Neigung eines Totflankenbereichs gegenüber einer optischen Achse der Fresnellinse ist durch einen Winkel zwischen dieser optischen Achse und einer Geraden definiert, die in einer diese optische Achse beinhaltenden Querschnittsebene dieses Totflankenbereichs durch die zwei Endpunkte der Kontur dieses Totflankenbereichs der Begrenzungsfläche festgelegt ist. Die Neigung einer Totflanke ist abhängig von der Neigung des der Totflanke zugeordneten Totflankenbereichs.The optical collimating system according to the invention has a reflector and a Fresnel lens, wherein the reflector has at least one boundary surface and at least one light exit surface and the at least one boundary surface is designed to be reflective. The at least one boundary surface has a contour in a cross-sectional plane containing an optical axis of the Fresnel lens, and the at least one light exit surface is bounded at least in part by the at least one boundary surface of the reflector. The Fresnel lens is arranged on the at least one light exit surface of the reflector, has at least one optical axis and comprises active edges and Totflanken in an alternating arrangement. Each dead flank has a contour in each case in a cross-sectional plane containing an optical axis of the Fresnel lens, wherein the contour of each flank is bounded in each case by two end points. The at least one boundary surface of the reflector comprises a plurality of Totflankenbereichen, wherein each Totflankenbereich in a cross-sectional plane containing an optical axis of the Fresnel lens each having a contour and the contour of each Totflankenbereichs is limited by two endpoints. Each Totflankenbereich is assigned exactly one Totflanke, characterized in that from a light source arranged in a focal point of the Fresnel lens emitted light which is reflected on the reflector, by reflection on a Totflankenbereich of the reflector on the associated Totflanke is steerable, wherein in an optical axis of the Fresnel lens including the cross-sectional plane of the Totflanke, the Totflanke and the Totflanke associated Totflankenbereich are arranged on the same side of the optical axis. An inclination of a dead flank with respect to an optical axis of the Fresnel lens is defined by an angle between this optical axis and a straight line which is defined in a cross-sectional plane of this dead flank containing this optical axis through the two end points of the contour of this flank. The inclination of a Totflankenbereich opposite to an optical axis of the Fresnel lens is defined by an angle between this optical axis and a straight line which is defined in a plane containing this optical axis cross-sectional plane of Totflankenbereichs through the two end points of the contour of Totflankenbereichs the boundary surface. The inclination of a dead flank is dependent on the inclination of the Totflanke associated Totflankenbereichs.

Durch entsprechende Ausbildung der Totflanken wird somit ermöglicht, dass ein Großteil des vom Reflektor reflektierten Lichts auf die Totflanken trifft. So ist es weiterhin möglich, durch eine entsprechende Anpassung der Neigung der einzelnen Totflanken vom Reflektor reflektiertes Licht in eine gewünschte Richtung zu brechen und zu bündeln bzw. zu kollimieren und so die Zerstreuung des vom Reflektor reflektierten Lichts zu vermeiden. Somit kann sowohl ein Großteil des äußeren Lichtkegels einer Lichtquelle oder einer Lichtquellenanordnung mehrerer Lichtquellen, die einen Brennpunkt der Fresnellinse einschließend angeordnet ist, genutzt werden als auch weiterhin ein Großteil des durch die Wirkflanken der Fresnellinse bündelbaren bzw. kollimierbaren inneren Lichtkegels dieser Lichtquelle oder Lichtquellenanordnung. Insgesamt kann so die Kollimationseffizienz auf einfache und kostengünstige Weise erhöht werden.By appropriate design of the Totflanken is thus made possible that a majority of the light reflected from the reflector hits the Totflanken. Thus, it is also possible to refract light by a corresponding adjustment of the inclination of the individual Totflanken reflected by the reflector in a desired direction and to focus or collimate and thus to avoid the dispersion of the reflected light from the reflector. Thus, both a large part of the outer light cone of a light source or of a light source arrangement of a plurality of light sources, which is arranged to include a focal point of the Fresnel lens, can be used as well as a large part of the collimatable or collimatable by the active edges of the Fresnel lens inner light cone of this light source or light source arrangement. Overall, the Kollimationseffizienz can be increased in a simple and cost-effective manner.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Totflanken in ihrer Neigung derart ausgebildet, dass durch die Totflankenbereiche reflektiertes Licht einer Lichtquelle, die einen Brennpunkt der Fresnellinse einschließend angeordnet ist, durch die jeweils den Totflankenbereichen zugeordneten Totflanken im Wesentlichen in dieselbe Vorzugsrichtung bündelbar ist wie nicht reflektiertes Licht einer Lichtquelle, die einen Brennpunkt der Fresnellinse einschließend angeordnet ist, das durch die Wirkflanken bündelbar ist, bezüglich mindestens einer senkrechten Projektion auf eine Querschnittsebene, die eine optische Achse der Fresnellinse beinhaltet. Ist das optische Kollimationssystem beispielsweise rinnenförmig in einer Längserstreckungsrichtung entlang der Brennlinie der Fresnellinse ausgedehnt, so ist das Licht, beispielsweise von einer Lichtquelle, die einen Brennpunkt der Brennlinie einschließend angeordnet ist, oder von einer Lichtquellenanordnung mehrerer Lichtquellen, die im Wesentlichen entlang dieser Brennlinie angeordnet sind, in jeder Ebene senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des optischen Systems bündelbar bzw. kollimierbar. Ist das optische Kollimationssystem rotationssymmetrisch ausgebildet, so ist eine nahezu vollständige räumliche Bündelung bzw. Kollimation des Lichts, beispielsweise einer Lichtquelle oder Lichtquellenanordnung mehrerer Lichtquellen, das direkt auf die Wirkflanken trifft, und des Lichts, das über Reflexion an den Totflankenbereichen des Reflektors auf die jeweils zugeordneten Totflanken trifft, möglich. Insbesondere weist durch das optische Kollimationssystem gebündeltes, abgestrahltes Licht eine sehr hohe Achslichtstärke entlang der optischen Achse der Fresnellinse auf, bzw. eine sehr hohe Lichtstärke entlang der optischen Ebene der Fresnellinse bei einer rinnenförmigen Ausbildung des optischen Kollimationssystems. So kann unter Ausnutzung der Kollimationswirkung der Totflanken der Fresnellinse für das vom Reflektor reflektierte Licht eine engwinklige Abstrahlung erzielt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the Totflanken are formed in their inclination such that reflected by the Totflankenbereiche reflected light from a light source, which is a focal point of the Fresnel lens enclosing, by the Totflankenbereiche each associated Totflanken substantially in the same preferred direction as non-reflected Light of a light source including a focal point of the Fresnel lens which is collimated by the active edges, with respect to at least one perpendicular projection on a cross-sectional plane including an optical axis of the Fresnel lens. For example, when the collimating optical system is extended in a groove shape in a longitudinal direction along the focal line of the Fresnel lens, the light is from a light source including a focus of the focal line or from a light source arrangement of a plurality of light sources arranged substantially along this focal line , in each plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical system bundled or collimated. If the optical collimation system is rotationally symmetrical, an almost complete spatial bundling or collimation of the light, for example a light source or light source arrangement of a plurality of light sources, which strikes the active edges directly, and the light, which is reflected on the Totflankenbereichen of the reflector on the respective associated dead edges, possible. In particular, radiated light collimated by the collimating optical system has a very high axis luminous intensity along the optical axis of the Fresnel lens, or a very high luminous intensity along the optical plane of the Fresnel lens in a channel-shaped configuration of the optical collimation system. Thus, taking advantage of the collimation effect of the Totflanken the Fresnel lens for the reflected light from the reflector, a narrow-angle radiation can be achieved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Totflanken in ihrer Neigung so ausgebildet, dass mindestens 70%, insbesondere mindestens 85%, des vom Reflektor reflektierten Lichts einer Lichtquelle, die einen Brennpunkt der Fresnellinse einschließend angeordnet ist, auf die Totflanken lenkbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the Totflanken are formed in their inclination so that at least 70%, in particular at least 85%, of the reflected light from the reflector of a light source, which is arranged to include a focal point of the Fresnel lens on the Totflanken is steerable.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Wirkflanken der Fresnellinse derart ausgebildet sind, dass sie durch mindestens 70%, insbesondere mindestens 85%, des von einer Lichtquelle, die einen Brennpunkt der Fresnellinse einschließend angeordnet ist, abgestrahlten, nicht reflektierten Lichts anstrahlbar sind.Furthermore, it is advantageous if the active flanks of the Fresnel lens are designed such that they can be illuminated by at least 70%, in particular at least 85%, of the non-reflected light emitted by a light source, which includes a focal point of the Fresnel lens.

Insbesondere können die Wirkflanken und die Totflanken der Fresnellinse so ausgebildet sein, dass gleichzeitig mindestens 70%, insbesondere mindestens 85%, des vom Reflektor reflektierten Lichts einer Lichtquelle oder einer Lichtquellenanordnung mehrerer Lichtquellen, die einen Brennpunkt der Fresnellinse einschließend angeordnet ist, auf die Totflanken lenkbar ist und mindestens 70%, insbesondere mindestens 85%, des von der Lichtquelle oder Lichtquellenanordnung abgestrahlten, nicht reflektierten Lichts anstrahlbar sind. So kann ein äußerer Lichtkegel einer Lichtquelle oder Lichtquellenanordnung durch Reflexion am Reflektor und geeignete Bündelung bzw. Kollimation durch die Totflanken zum Großteil genutzt werden und gleichzeitig auch weiterhin ein innerer Lichtkegel der Lichtquelle oder Lichtquellenanordnung zum Großteil, wodurch insgesamt mehr von einer Lichtquelle oder Lichtquellenanordnung abgestrahltes Licht in eine Vorzugsrichtung bündelbar bzw. kollimierbar ist und sich somit die Kollimationseffizienz insgesamt erhöht.In particular, the active flanks and the Totflanken the Fresnel lens may be formed so that at the same time at least 70%, in particular at least 85% of the reflected light from the reflector of a light source or a light source arrangement of multiple light sources, which is arranged to include a focal point of the Fresnel lens on the Totflanken steerable is and at least 70%, in particular at least 85%, of the light source or light source arrangement radiated, non-reflected light can be illuminated. Thus, an outer cone of light of a light source or light source arrangement by reflection at the reflector and appropriate bundling or collimation by the Totflanken be largely used while still an inner cone of light of the light source or light source arrangement for the most part, creating a total of more light emitted from a light source or light source arrangement can be bundled or collimated in a preferred direction, thus increasing the overall collimation efficiency.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Neigung einer Totflanke von einem Abstand zu einer optischen Achse der Fresnellinse derart abhängig ist, dass eine Totflanke, die in einem größeren Abstand zu einer optischen Achse der Fresnellinse angeordnet ist als eine zweite Totflanke, eine größere Neigung gegenüber dieser optischen Achse aufweist als die zweite Totflanke bei einer gleichen Neigung der jeweils zugeordneten Totflankenbereiche der mindestens einen Begrenzungsfläche des Reflektors. Beispielsweise kann die Kontur des Reflektors in einer Querschnittsebene, die eine optische Achse der Fresnellinse beinhaltet, geradlinig ausgebildet sein, so dass alle Totflankenbereiche des Reflektors dieselbe Neigung aufweisen. In diesem Fall ist der Verlauf der am Reflektor reflektierten Lichtstrahlen einer Lichtquelle, die einen Brennpunkt der Fresnellinse einschließend angeordnet ist, identisch mit dem Verlauf von Lichtstrahlen einer virtuellen Lichtquelle, deren Position sich aus einer Spiegelung der Lichtquelle an der Begrenzungsfläche des Reflektors ergibt. Die Totflanken der Fresnellinse sind also in ihrer Neigung so ausgebildet, dass sie wie eine typische Fresnellinse für die virtuelle Lichtquelle fungieren. Somit nimmt die Neigung der Totflanken der Fresnellinse mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse gegenüber dieser Achse zu, so wie die Neigung der Wirkflanken der Fresnellinse mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse abnimmt, d. h. von einer optischen Achse der Fresnellinse aus werden die Wirkflanken nach außen hin steiler und die Totflanken flacher. Dadurch kann eine optimale Kollimationseffizienz gewährleistet werden.Furthermore, it is advantageous if the inclination of a dead flank is dependent on a distance from an optical axis of the Fresnel lens in such a way that a dead flank, which is arranged at a greater distance from an optical axis of the Fresnel lens than a second flank, faces a greater inclination this optical axis has as the second dead flank at a same inclination of the respective associated Totflankenbereiche the at least one boundary surface of the reflector. For example, the contour of the reflector in a cross-sectional plane, which includes an optical axis of the Fresnel lens, be rectilinear, so that all Totflankenbereiche the reflector have the same inclination. In this case, the profile of the light rays reflected by the reflector of a light source which encloses a focal point of the Fresnel lens is identical to the course of light rays of a virtual light source whose position results from a reflection of the light source at the boundary surface of the reflector. The Totflanken the Fresnel lens are thus formed in their inclination so that they act like a typical Fresnel lens for the virtual light source. Thus, the inclination of the Totflanken the Fresnel lens increases with increasing distance from the optical axis relative to this axis, as the inclination of the active edges of the Fresnel lens decreases with increasing distance from the optical axis, d. H. From an optical axis of the Fresnel lens from the active edges are steeper outward and the Totflanken flatter. As a result, optimum collimation efficiency can be ensured.

Weiterhin kann die Kontur der mindestens einen Begrenzungsfläche des Reflektors zumindest zum Teil gekrümmt, insbesondere parabelförmig, und/oder zumindest zum Teil gerade sein. Optional kann die Kontur der mindestens einen Begrenzungsfläche des Reflektors auch zumindest zum Teil hyperbelförmig und/oder ellipsenförmig ausgebildet sein. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei Totflanken der Fresnellinse dieselbe Neigung gegenüber einer optischen Achse der Fresnellinse aufweisen. Darüber hinaus kann die Kontur mindestens einer Totflanke zumindest zum Teil gekrümmt und/oder zumindest zum Teil gerade sein. Durch diese Ausgestaltungsmöglichkeiten kann die Ausbildung der Fresnellinse, insbesondere der Totflanken, optimal auf die Ausgestaltung des Reflektors angepasst und somit die Kollimationseffizienz optimiert werden. Furthermore, the contour of the at least one boundary surface of the reflector can be at least partially curved, in particular parabolic, and / or at least partially straight. Optionally, the contour of the at least one boundary surface of the reflector may also be at least partially hyperbolic and / or elliptical. Furthermore, it is advantageous if at least two dead flanks of the Fresnel lens have the same inclination with respect to an optical axis of the Fresnel lens. In addition, the contour of at least one dead flank may be at least partially curved and / or at least partially straight. By means of these design options, the design of the Fresnel lens, in particular the Totflanken, optimally adapted to the design of the reflector and thus the Kollimationseffizienz be optimized.

Bei einer zumindest zum Teil parabelförmigen Kontur der mindestens einen Begrenzungsfläche des Reflektors ist es möglich, dass das am Reflektor reflektierte Licht bereits vor dem Auftreffen auf die Fresnellinse in einer Richtung entsprechend der Krümmung bzw. Ausbildung der Parabelform der Reflektorkontur kollimierbar ist. Demzufolge trifft das in einem Totflankenbereich reflektierte Licht unter demselben Winkel auf die zugeordnete Totflanke auf, wie das in einem anderen Totflankenbereich reflektierte Licht auf dessen zugeordnete Totflanke, sofern diese beiden Totflanken in ihrer Neigung übereinstimmen. So können also vorteilhafterweise alle Totflanken mit identischer Neigung ausgebildet sein und darüber hinaus können in diesem Fall für eine optimale Kollimationseffizienz die Totflanken so ausgebildet sein, dass ihre Kontur gerade ist. Dies stellt eine besonders einfache und effiziente Ausgestaltung der Erfindung dar.In the case of an at least partially parabolic contour of the at least one boundary surface of the reflector, it is possible for the light reflected at the reflector to be collimated in a direction corresponding to the curvature or formation of the parabolic shape of the reflector contour even before it hits the Fresnel lens. Consequently, the light reflected in one Totflankenbereich applies at the same angle to the associated Totflanke, as the light reflected in another Totflankenbereich light on the associated Totflanke, as long as these two Totflanken match in their inclination. Thus, advantageously all Totflanken can be formed with identical inclination and beyond, in this case, the Totflanken can be designed so that its contour is straight for optimal Kollimationseffizienz. This represents a particularly simple and efficient embodiment of the invention.

Bei einer zumindest zum Teil geraden Kontur der mindestens einen Begrenzungsfläche des Reflektors ist es vorteilhaft, wenn die Kontur der Totflanken zumindest zum Teil gekrümmt ist. Insbesondere können die Totflanken derart ausgebildet sein, dass ihre Form, wie auch die der Wirkflanken, durch eine Asphärengleichung mit identischen oder abweichenden Parametern verglichen mit denen der Wirkflanken beschreibbar ist, wobei auch sphärische Flächen als Spezialfall der Asphärengleichung beschreibbar sind. Dadurch können die in einem Totflankenbereich des Reflektors reflektierten, leicht streuenden Lichtstrahlen, die auf die zugeordnete Totflanke treffen, noch besser kollimiert werden.In an at least partially straight contour of the at least one boundary surface of the reflector, it is advantageous if the contour of the Totflanken is at least partially curved. In particular, the Totflanken can be designed such that their shape, as well as the active edges, by an aspherical equation with identical or different parameters compared with those of the active edges can be described, with spherical surfaces are described as a special case of the aspherical equation. As a result, the light scattering light beams reflected in a Totflankenbereich of the reflector, which hit the associated dead flank, can be collimated even better.

Des Weiteren kann der die Fresnelstruktur tragende Grundkörper der Fresnellinse in seiner Form eben und/oder konkav und/oder konvex ausgebildet sein. Durch die Formgebung des Grundkörpers und somit durch dessen Brecheigenschaften werden noch mehr Anpassungsmöglichkeiten bereitgestellt um die Kollimationseffizienz zu erhöhen.Furthermore, the base body of the Fresnel lens carrying the Fresnel structure may be planar and / or concave and / or convex in shape. Due to the shape of the body and thus by its breaking properties even more customization options are provided to increase the Kollimationseffizienz.

Weiterhin kann die Fresnellinse derart an der mindestens einen Lichtaustrittsfläche des Reflektors angeordnet sein, dass die Fresnelstruktur der Fresnellinse vom Reflektor weg orientiert ist. Optional kann die Fresnelstruktur auch zum Reflektor hin orientiert sein.Furthermore, the Fresnel lens may be arranged on the at least one light exit surface of the reflector such that the Fresnel structure of the Fresnel lens is oriented away from the reflector. Optionally, the Fresnel structure can also be oriented towards the reflector.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kollimationssystem ein Lichtmischelement auf, das der Fresnellinse nachgeschaltet ist, wobei das Lichtmischelement dazu ausgebildet ist, eine homogene Lichtverteilung zu erzeugen.In an advantageous embodiment of the invention, the collimation system has a light mixing element, which is connected downstream of the Fresnel lens, wherein the light mixing element is adapted to produce a homogeneous light distribution.

Überdies ist es vorteilhaft, wenn die Neigungswinkel der Totflanken in einem Winkelbereich zwischen 10° und 60°, insbesondere zwischen 20° und 50°, liegen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Totflanken dieselbe Neigung aufweisen und der Reflektor in seiner Kontur gekrümmt, insbesondere parabelförmig, ausgebildet ist. Des Weiteren kann so erreicht werden, dass jeweils mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 85%, des Lichts auf die entsprechend zugeordnete Struktur trifft, d. h. nicht reflektiertes Licht direkt auf die Wirkflanken der Fresnellinse und am Reflektor reflektiertes Licht auf die Totflanken der Fresnellinse.Moreover, it is advantageous if the inclination angle of the Totflanken in an angular range between 10 ° and 60 °, in particular between 20 ° and 50 °. This applies in particular when the Totflanken have the same inclination and the reflector curved in its contour, in particular parabolic, is formed. Furthermore, it can be achieved in each case that at least 70%, particularly preferably at least 85%, of the light strikes the correspondingly assigned structure, ie. H. unreflected light directly onto the active flanks of the Fresnel lens and light reflected at the reflector on the Totflanken the Fresnel lens.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The figures show:

1 eine schematische Darstellung eines Kollimationssystems mit einem Einzelreflektor gemäß dem Stand der Technik; 1 a schematic representation of a collimation system with a single reflector according to the prior art;

2 eine schematische Darstellung eines Kollimationssystems mit einer Fresnellinse gemäß dem Stand der Technik; 2 a schematic representation of a collimating system with a Fresnel lens according to the prior art;

3 eine schematische Darstellung einer Kombination aus Reflektor und Linse gemäß dem Stand der Technik; 3 a schematic representation of a combination of reflector and lens according to the prior art;

4 eine schematische Darstellung eines optischen Kollimationssystems mit einem Reflektor und einer Fresnellinse, wobei die Totflanken der Fresnellinse jeweils einem Totflankenbereich des Reflektors zugeordnet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 a schematic representation of an optical collimating system with a reflector and a Fresnel lens, wherein the Totflanken the Fresnel lens are each associated with a Totflankenbereich of the reflector, according to an embodiment of the invention;

5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Kollimationssystems mit einem parabelförmigen Reflektor und gerade und parallel zueinander ausgerichteten Totflanken einer Fresnellinse; und 5 a schematic representation of an embodiment of the optical collimation system according to the invention with a parabolic reflector and straight and parallel aligned Totflanken a Fresnel lens; and

6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Kollimationssystems mit einem Reflektor, der eine gerade Kontur aufweist, und gekrümmten Totflanken einer Fresnellinse, die in ihrer Neigung variieren. 6 a schematic representation of an embodiment of the optical collimating system according to the invention with a reflector having a straight contour, and curved Totflanken a Fresnel lens, which vary in their inclination.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

1 zeigt ein Kollimationssystem mit einem Einzelreflektor 10 gemäß dem Stand der Technik, wobei der Einzelreflektor an einer Lichtquelle 12 angeordnet ist. Der Einzelreflektor 10 besitzt den Nachteil, dass nur durch den Reflektor 10 reflektiertes Licht kollimierbar ist, und ein innerer Lichtkegel, der einen kleineren Öffnungswinkel besitzt als der Reflektor 10, nicht reflektierbar und somit nicht kollimierbar ist. 1 shows a collimation system with a single reflector 10 according to the prior art, wherein the single reflector at a light source 12 is arranged. The single reflector 10 has the disadvantage that only through the reflector 10 reflected light is collimated, and an inner cone of light having a smaller opening angle than the reflector 10 , not reflectable and thus not collimable.

2 zeigt ein Kollimationssystem mit einer Fresnellinse 14, die in einem gewissen Abstand zu einer Lichtquelle 12, vorzugsweise im Abstand der Brennweite der Fresnellinse 14, angeordnet ist, gemäß dem Stand der Technik. Durch die Fresnellinse 14 kann nur Licht eines inneren Lichtkegels kollimiert werden, dessen Durchmesser im Abstand der Fresnellinse 14 maximal so groß ist wie der Durchmesser der Fresnellinse 14. Ein äußerer Lichtkegel bleibt somit ungenutzt 2 shows a collimation system with a Fresnel lens 14 that at some distance to a light source 12 , preferably at a distance from the focal length of the Fresnel lens 14 , is arranged according to the prior art. Through the Fresnel lens 14 Only light of an inner cone of light can be collimated, whose diameter is at a distance from the Fresnel lens 14 at most as large as the diameter of the Fresnel lens 14 , An outer cone of light thus remains unused

3 zeigt eine Kombination aus einem Reflektor 10 und einer Fresnellinse 14 gemäß dem Stand der Technik. Dabei ist eine Lichtquelle 12 am Reflektor 10 angeordnet und eine Fresnellinse 14 dem Reflektor 10 nachgeschaltet. Durch die Kombination von Reflektor 10 und Fresnellinse 14, kann weiterhin Licht eines inneren Lichtkegels, das direkt auf die Fresnellinse 14 trifft kollimiert werden. Jedoch Licht eines äußeren Lichtkegels, das vom Reflektor 10 reflektiert wird, wird zunächst kollimiert, aber durch eine Brechung an der nachgeschalteten Fresnellinse 14 wieder in unerwünschte Richtungen gestreut. Somit bleibt bei einer derartigen Anordnung wieder nur ein innerer Lichtkegel genutzt. 3 shows a combination of a reflector 10 and a Fresnel lens 14 according to the prior art. There is a light source 12 at the reflector 10 arranged and a Fresnel lens 14 the reflector 10 downstream. By the combination of reflector 10 and Fresnel lens 14 , can continue to light an inner cone of light that is directly on the Fresnel lens 14 meets collimated. However, light from an outer cone of light coming from the reflector 10 is reflected, is first collimated, but by a refraction at the downstream Fresnel lens 14 again scattered in undesirable directions. Thus, in such an arrangement again only an inner cone of light is used.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Kollimationssystems 16 in einem Querschnitt, der eine optische Achse 20 der Fresnellinse 14 beinhaltet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das optische Kollimationssystem 16 umfasst einen Reflektor 10 und eine Fresnellinse 14, wobei die Totflanken 18a, 18b, 18c, 18d der Fresnellinse 14 jeweils einem Totflankenbereich 24a, 24b, 24c, 24d des Reflektors 10 zugeordnet sind. Die Totflankenbereiche 24a, 24b, 24c, 24d sind den entsprechenden Totflanken 18a, 18b, 18c, 18d dadurch zugeordnet, dass Licht einer einen Brennpunkt der Fresnellinse 14 einschließend angeordneten Lichtquelle 12, das in einem Totflankenbereich 24a, 24b, 24c, 24d des Reflektors 10 reflektiert wird, auf die zugeordnete Totflanke 18a, 18b, 18c, 18d der Fresnellinse 14 trifft. Die Kontur des Reflektors 10 ist in diesem Beispiel geradlinig ausgebildet, die Zuordnung von Totflanken 18a, 18b, 18c, 18d und Totflankenbereichen 24a, 24b, 24c, 24d gilt jedoch in analoger Weise für alle Ausgestaltungsmöglichkeiten des optischen Kollimationssystems 16, wie einer zumindest zum Teil gekrümmten und/oder geraden Kontur der Begrenzungsfläche des Reflektors 10 und einer zumindest zum Teil gekrümmten und/oder geraden Kontur der Totflanken 18a, 18b, 18c, 18d. 4 shows a schematic representation of an optical collimation system 16 in a cross section, which is an optical axis 20 the Fresnel lens 14 includes, according to an embodiment of the invention. The optical collimation system 16 includes a reflector 10 and a Fresnel lens 14 , where the Totflanken 18a . 18b . 18c . 18d the Fresnel lens 14 each a Totflankenbereich 24a . 24b . 24c . 24d of the reflector 10 assigned. The Totflankenbereiche 24a . 24b . 24c . 24d are the corresponding dead flanks 18a . 18b . 18c . 18d associated with that light of a focal point of the Fresnel lens 14 including arranged light source 12 that in a Totflankenbereich 24a . 24b . 24c . 24d of the reflector 10 is reflected on the associated dead flank 18a . 18b . 18c . 18d the Fresnel lens 14 meets. The contour of the reflector 10 is rectilinear in this example, the assignment of Totflanken 18a . 18b . 18c . 18d and dead-edge areas 24a . 24b . 24c . 24d however, applies analogously to all design possibilities of the optical collimation system 16 as an at least partially curved and / or straight contour of the boundary surface of the reflector 10 and an at least partially curved and / or straight contour of the Totflanken 18a . 18b . 18c . 18d ,

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Kollimationssystems 16 mit einem parabelförmigen Reflektor 10 und gerade und parallel zueinander ausgerichteten Totflanken 18 einer Fresnellinse 14. Dabei ist das optische Kollimationssystem 16 in einer Querschnittsebene, die eine optische Achse 20 der Fresnellinse 14 beinhaltet, dargestellt. Das Kollimationssystem 16 kann rinnenförmig in einer Längsersteckungsrichtung ausgedehnt sein, so dass die Fresnellinse 14 eine Vielzahl optischer Achsen 20 in einer optischen Ebene aufweist und eine Vielzahl von Brennpunkten in einer Brennlinie. Das Kollimationssystem 16 kann aber auch rotationssymmetrisch ausgebildet sein, so dass die Fresnellinse 14 eine optische Achse 20 und einen Brennpunkt hat. In 5 ist des Weiteren eine Lichtquelle 12 abgebildet, die einen Brennpunkt der Fresnellinse 14 einschließend angeordnet ist und Licht emittiert. Dabei trifft das Licht, das nicht vom Reflektor 10 reflektiert wird, zum Großteil, insbesondere zu 70%, vorzugsweise zu 85%, auf die Wirkflanken 22 der Fresnellinse 14 und wird durch diese gebündelt bzw. kollimiert. Vom Reflektor 10 reflektiertes Licht trifft zum Großteil, insbesondere zu 70%, vorzugsweise zu 85%, auf die Totflanken 18 der Fresnellinse 14, die so ausgebildet sind, dass das Licht in dieselbe Vorzugsrichtung gebündelt bzw. kollimiert wird wie das nicht reflektierte, direkt auf die Wirkflanken 22 treffende Licht bezüglich mindestens einer senkrechten Projektion auf die abgebildete Querschnittsebene. Bei einer rotationssymmetrischen Ausbildung des Kollimationssystems 16 ist das Licht in jeder Querschnittsebene, die die optische Achse 20 der Fresnellinse 14 beinhaltet, gebündelt bzw. kollimiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Reflektor 10 parabelförmig ausgestaltet, so dass das vom Reflektor 10 reflektierte Licht in einer Richtung entsprechend der Krümmung bzw. Ausbildung der Parabelform der Kontur des Reflektors 10 kollimierbar ist. Demzufolge sind die Totflanken 18 der Fresnellinse 14 so auszubilden, dass sie in ihrer Neigung gegenüber der optischen Achse 20 übereinstimmen um das reflektierte Licht zu bündeln bzw. kollimieren, da das in einem Totflankenbereich 24 reflektierte Licht unter dem selben Winkel auf die zugeordnete Totflanke 18 auftrifft, wie das in einem anderen Totflankenbereich 24 reflektierte Licht auf dessen zugeordnete Totflanke 18, sofern diese beiden Totflanken 18 in ihrer Neigung übereinstimmen. Darüber hinaus sind in diesem Fall für eine optimale Kollimationseffizienz die Totflanken 18 so ausgebildet, dass ihre Kontur gerade ist, da das vom Reflektor 10 reflektierte Licht bereits vor dem Auftreffen auf die Totflanken 18 nahezu kollimiert ist und durch die Totflanken 18 nur noch in die richtige Richtung zu brechen ist. Bei der Darstellung des Kollimationssystems 16 in 4 ist zu berücksichtigen, dass hierbei das Prinzip und die Funktionsweise des Kollimationssystems 16 veranschaulicht werden soll und die Abbildung nicht maßstabsgetreu oder winkeltreu ist. Des Weiteren sind in dieser Darstellung der die Fresnelstruktur tragende Grundkörper und dessen Brecheigenschaften nicht berücksichtigt. 5 shows a schematic representation of an embodiment of the optical collimation system according to the invention 16 with a parabolic reflector 10 and straight and parallel aligned Totflanken 18 a Fresnel lens 14 , Here is the optical collimation system 16 in a cross-sectional plane, which is an optical axis 20 the Fresnel lens 14 includes, shown. The collimation system 16 may be extended in a groove-shaped manner in a longitudinal direction of insertion, so that the Fresnel lens 14 a variety of optical axes 20 in an optical plane and a plurality of focal points in a focal line. The collimation system 16 but can also be rotationally symmetrical, so that the Fresnel lens 14 an optical axis 20 and has a focal point. In 5 is furthermore a light source 12 pictured, which is a focal point of the Fresnel lens 14 is enclosed and emits light. It hits the light, not the reflector 10 is reflected, for the most part, in particular to 70%, preferably 85%, on the active edges 22 the Fresnel lens 14 and is bundled or collimated by them. From the reflector 10 reflected light strikes the majority, in particular to 70%, preferably 85%, on the Totflanken 18 the Fresnel lens 14 , which are designed so that the light is concentrated in the same preferred direction or collimated as the non-reflected, directly on the active edges 22 incident light with respect to at least one perpendicular projection onto the imaged cross-sectional plane. In a rotationally symmetrical design of the collimation system 16 is the light in each cross-sectional plane, which is the optical axis 20 the Fresnel lens 14 contains, bundles or collimates. In this embodiment, the reflector 10 designed parabolic, so that of the reflector 10 reflected light in one direction corresponding to the curvature or formation of the parabolic shape of the contour of the reflector 10 is collimatable. Consequently, the Totflanken 18 the Fresnel lens 14 so that they form in their inclination with respect to the optical axis 20 in order to focus or collimate the reflected light, since that in a Totflankenbereich 24 reflected light at the same angle on the associated dead flank 18 such as in one other Totflankenbereich 24 reflected light on its associated dead side 18 , provided these two dead sides 18 agree in their inclination. Moreover, in this case, for best collimation efficiency, the dead edges are 18 designed so that its contour is straight, as that of the reflector 10 reflected light already before hitting the dead flanks 18 is almost collimated and through the Totflanken 18 only to break in the right direction. In the presentation of the collimation system 16 in 4 It should be remembered that this is the principle and the functioning of the collimation system 16 is to be illustrated and the image is not to scale or angled. Furthermore, in this illustration, the basic body carrying the Fresnel structure and its breaking properties are not taken into consideration.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Kollimationssystems 16. Hierbei weist der Reflektor 10 eine gerade Kontur auf, weshalb alle Totflankenbereiche 24a, 24b, 24c, 24d des Reflektors 10 in ihrer Neigung übereinstimmen. Die Totflanken 18 der Fresnellinse 14 sind gekrümmt und variieren in ihrer Neigung. Dabei nimmt die Neigung der Totflanken 18 gegenüber der optischen Achse 20 mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse 20 zu. Der Verlauf der am Reflektor 10 reflektierten Lichtstrahlen einer Lichtquelle 12, die einen Brennpunkt der Fresnellinse 14 einschließend angeordnet ist, ist identisch mit dem Verlauf von Lichtstrahlen einer virtuellen Lichtquelle 26, deren Position sich aus einer Spiegelung der Lichtquelle 12 an der Begrenzungsfläche des Reflektors 10 ergibt. Die Totflanken 18 der Fresnellinse 14 sind also in ihrer Neigung so ausgebildet, dass sie wie eine typische Fresnellinse 14 für die virtuelle Lichtquelle 26 fungieren. Somit nimmt die Neigung der Totflanken 18 der Fresnellinse 14 mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse gegenüber dieser Achse zu, so wie die Neigung der Wirkflanken 22 der Fresnellinse 14 mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse 20 abnimmt, d. h. von einer optischen Achse 20 der Fresnellinse 14 aus werden die Wirkflanken 22 nach außen hin steiler und die Totflanken 18 flacher. Des Weiteren ist die Kontur der Totflanken 18 gekrümmt. Dadurch können die in einem Totflankenbereich 24a, 24b, 24c, 24d des Reflektors 10 reflektierten, leicht streuenden Lichtstrahlen, die auf die zugeordnete Totflanke 18 treffen, noch besser kollimiert werden. Um eine vereinfachte Herstellung zu ermöglichen, können die leicht gekrümmten Konturen der Totflanken 18 auch als gerade Konturen approximiert werden, da die Anpassung der Neigung der Totflanken 18 auf die jeweils zugeordneten Totflankenbereiche 24a, 24b, 24c, 24d ausreichend ist um eine gute Kollimationseffizienz zu gewährleisten. Auch in dieser Darstellung des Kollimationssystems 16 ist zu berücksichtigen, dass hierbei das Prinzip und die Funktionsweise des Kollimationssystems 16 veranschaulicht werden soll und die Abbildung nicht maßstabsgetreu oder winkeltreu ist. Des Weiteren sind in dieser Darstellung der die Fresnelstruktur tragende Grundkörper und dessen Brecheigenschaften nicht berücksichtigt. 6 shows a schematic representation of another embodiment of the optical collimation system according to the invention 16 , Here, the reflector 10 a straight contour, which is why all Totflankenbereiche 24a . 24b . 24c . 24d of the reflector 10 agree in their inclination. The totflanks 18 the Fresnel lens 14 are curved and vary in their inclination. In this case, the inclination of the Totflanken decreases 18 opposite the optical axis 20 with increasing distance from the optical axis 20 to. The course of the reflector 10 reflected light rays of a light source 12 which is a focal point of the Fresnel lens 14 is included, is identical to the course of light rays of a virtual light source 26 whose position is a reflection of the light source 12 at the boundary surface of the reflector 10 results. The totflanks 18 the Fresnel lens 14 So their inclinations are designed to look like a typical Fresnel lens 14 for the virtual light source 26 act. Thus, the inclination of the Totflanken decreases 18 the Fresnel lens 14 with increasing distance from the optical axis with respect to this axis, as well as the slope of the active edges 22 the Fresnel lens 14 with increasing distance from the optical axis 20 decreases, ie from an optical axis 20 the Fresnel lens 14 the active edges are turned off 22 Steep and the Totflanken outwardly 18 flatter. Furthermore, the contour of the Totflanken 18 curved. This can be done in a Totflankenbereich 24a . 24b . 24c . 24d of the reflector 10 reflected, slightly scattering light rays, on the associated dead flank 18 meet, be better collimated. To allow a simplified production, the slightly curved contours of the Totflanken 18 are also approximated as straight contours, since the adaptation of the slope of the Totflanken 18 on the respectively associated Totflankenbereiche 24a . 24b . 24c . 24d is sufficient to ensure a good Kollimationseffizienz. Also in this presentation of the collimation system 16 It should be remembered that this is the principle and the functioning of the collimation system 16 is to be illustrated and the image is not to scale or angled. Furthermore, in this illustration, the basic body carrying the Fresnel structure and its breaking properties are not taken into consideration.

Unter Berücksichtigung des Grundkörpers bezüglich seiner Formgebung und Brecheigenschaften ist auch eine Vielzahl an Kombinationen der beiden ausgeführten Ausführungsbeispiele entsprechend 5 und 6 möglich. Beispielsweise kann bei einem Reflektor 10 mit einer geraden Kontur seiner Begrenzungsfläche entsprechend 6 der Grundkörper der Fresnellinse 14 konvex ausgebildet sein, so dass das von Reflektor 10 reflektierte Licht gebündelt bzw. kollimiert wird und durch die Totflanken 18 der Fresnellinse 14 nur noch in die entsprechende Vorzugsrichtung gebrochen werden muss. Somit sind in diesem Fall die Totflanken 18 vorzugsweise alle in derselben Neigung auszubilden mit bevorzugt gerader Kontur entsprechend 5. So lässt sich auch ein Reflektor 10 mit gerader Kontur mit einer Fresnellinse 14 kombinieren, deren Totflanken 18 eine gerade Kontur und alle dieselbe Neigung aufweisen. Bei einer entsprechenden Ausbildung des Grundkörpers sind somit alle Kombinationen von Totflanken 18 mit gerader und/oder gekrümmter Kontur oder mit gleicher oder unterschiedlicher Neigung und von Reflektoren 10 mit gerader und/oder gekrümmter, insbesondere parabelförmiger und/oder hyperbelförmiger und/oder ellipsenförmiger, Kontur möglich.Taking into account the basic body with regard to its shaping and breaking properties, a multiplicity of combinations of the two embodiments is also appropriate 5 and 6 possible. For example, in a reflector 10 with a straight contour corresponding to its boundary surface 6 the main body of the Fresnel lens 14 be formed convex, so that of reflector 10 Reflected light is focused or collimated and through the Totflanken 18 the Fresnel lens 14 only has to be broken in the appropriate preferred direction. Thus, in this case, the Totflanken 18 preferably all in the same inclination form with preferably straight contour accordingly 5 , This also allows a reflector 10 with a straight contour with a Fresnel lens 14 combine, whose Totflanken 18 have a straight contour and all the same inclination. With a corresponding design of the main body are thus all combinations of Totflanken 18 with straight and / or curved contours or with equal or different inclinations and reflectors 10 with straight and / or curved, in particular parabolic and / or hyperbolic and / or elliptical, contour possible.

Insgesamt wird so ein optisches Kollimationssystem mit einem Reflektor und einer Fresnellinse bereitgestellt, das unter Ausnutzung der Totflanken der Fresnellinse zur Kollimation von Licht, das vom Reflektor reflektiert wird, ermöglicht, dass ein Großteil des abgestrahlten Quelllichts genutzt werden kann. Darüber hinaus kann in geometrisch begrenzten Kollimationssystemen der maximale Durchmesser genutzt werden, wodurch der Lichteinfang durch die lichtrichtenden Optiken, insbesondere den Reflektor und die Fresnellinse, optimiert und dadurch eine hohe Kollimationseffizienz erzielt wird. Des Weiteren kann nahezu ohne Lichtverluste die Linse in einem größeren Abstand zur Lichtquelle angeordnet sein, was vor allem bei Polymer-Fresnellinsen die Lebensdauer durch geringere Bestrahlungsstärke erhöht. Außerdem werden durch die bessere Kontrolle der Lichtführung der Fresnellinse, gerade im Linsenbereich, wo direktes und reflektiertes Licht sich überlappen, mögliche Blendungseffekte minimiert. Zudem ist das erfindungsgemäße optische Kollimationssystem besonders für größere Lichtquellen geeignet, insbesondere für solche mit einem Durchmesser größer als 10 mm, für die andere Kollimationssysteme, beispielsweise TIR-Linsen, nur schwierig und kostenaufwendig zu fertigen oder aufgrund der zu hohen Temperaturen nicht verwendbar sind.Overall, such an optical collimation system is provided with a reflector and a Fresnel lens, which makes use of the Totflanken the Fresnel lens for collimating light, which is reflected by the reflector, that a large part of the emitted source light can be used. In addition, the maximum diameter can be used in geometrically limited collimation systems, whereby the light capture by the light-directing optics, in particular the reflector and the Fresnel lens, optimized and thereby high Kollimationseffizienz is achieved. Furthermore, the lens can be arranged at a greater distance from the light source with almost no loss of light, which increases the lifetime, in particular in the case of polymer Fresnel lenses, due to the lower irradiance. In addition, the better control of the light guidance of the Fresnel lens, especially in the lens area, where direct and reflected light overlap, minimizes possible glare effects. In addition, the optical collimating system according to the invention is particularly suitable for larger light sources, in particular for those with a diameter greater than 10 mm, for the other Kollimationssysteme, such as TIR lenses, difficult or expensive to manufacture or due to the high temperatures are not usable.

Claims

Optical collimation system ( 16 ), comprising a reflector ( 10 ) and a Fresnel lens ( 14 ), the reflector ( 10 ) has at least one boundary surface and at least one light exit surface, wherein the at least one boundary surface is reflective, wherein the at least one boundary surface in one an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) having a contour, wherein the at least one light exit surface at least partially through the at least one boundary surface of the reflector ( 10 ) is limited, wherein the Fresnel lens ( 14 ) at the at least one light exit surface of the reflector ( 10 ), wherein the Fresnel lens ( 14 ) at least one optical axis ( 20 ), wherein the Fresnel lens ( 14 ) Active edges ( 22 ) and dead flanks ( 18 ) in an alternating arrangement, each dead flank ( 18 ) in one an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) each having a contour, wherein the contour of each Totflanke ( 18 ) is limited in each case by two end points, wherein the at least one boundary surface of the reflector ( 10 ) a plurality of Totflankenbereichen ( 24a . 24b . 24c . 24d ), wherein each Totflankenbereich ( 24a . 24b . 24c . 24d ) in one an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) each having a contour, wherein the contour of each Totflankenbereichs ( 24a . 24b . 24c . 24d ) is limited in each case by two end points, each Totflankenbereich ( 24a . 24b . 24c . 24d ) exactly one dead flank ( 18a . 18b . 18c . 18d ), characterized in that from one in a focal point of the Fresnel lens ( 14 ) arranged light source ( 12 ) radiated light, the reflector ( 10 ) is reflectable by means of reflection at a Totflankenbereich ( 24a . 24b . 24c . 24d ) of the reflector ( 10 ) on the associated dead flank ( 18a . 18b . 18c . 18d ) is steerable, wherein in one an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) containing cross-sectional plane of the dead flank ( 18a . 18b . 18c . 18d ), the dead flank ( 18a . 18b . 18c . 18d ) and the dead flank ( 18a . 18b . 18c . 18d ) associated Totflankenbereich ( 24a . 24b . 24c . 24d ) on the same side of the optical axis ( 20 ), wherein an inclination of a dead flank ( 18 ) with respect to an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) by an angle between this optical axis ( 20 ) and a straight line defined in this optical axis ( 20 ) containing cross-sectional plane of this dead flank ( 18 ) through the two end points of the contour of this dead flank ( 18 ), wherein the inclination of a Totflankenbereichs ( 24a . 24b . 24c . 24d ) with respect to an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) by an angle between this optical axis ( 20 ) and a straight line which, in an optical axis ( 20 ) containing cross-sectional plane of this Totflankenbereichs ( 24a . 24b . 24c . 24d ) through the two end points of the contour of this Totflankenbereichs ( 24a . 24b . 24c . 24d ) of the boundary surface, characterized in that the inclination of a dead flank is dependent on the inclination of the flank ( 18a . 18b . 18c . 18d ) associated Totflankenbereichs ( 24a . 24b . 24c . 24d ).

Optical collimation system ( 16 ) according to claim 1, characterized in that the Totflanken ( 18 ) are formed in their inclination such that through the Totflankenbereiche ( 24a . 24b . 24c . 24d ) reflected light from a light source ( 12 ), which has a focal point of the Fresnel lens ( 14 ) is arranged, by the respective Totflankenbereichen ( 24a . 24b . 24c . 24d ) associated Totflanken ( 18a . 18b . 18c . 18d ) is bundled in substantially the same preferred direction as non-reflected light of a light source ( 12 ), which has a focal point of the Fresnel lens ( 14 ) is arranged, which by the active edges ( 22 ) is at least a vertical projection on a cross-sectional plane having an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) includes.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the Totflanken ( 18 ) are formed in their inclination so that at least 70%, in particular at least 85%, of the reflector ( 10 ) reflected light from a light source ( 12 ), which has a focal point of the Fresnel lens ( 14 ) is arranged on the Totflanken ( 18 ) is steerable.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the active edges ( 22 ) of the Fresnel lens ( 14 ) are formed such that they by at least 70%, in particular at least 85%, of a light source ( 12 ), which has a focal point of the Fresnel lens ( 14 ), irradiated, non-reflected light can be irradiated.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inclination of a dead flank ( 18 ) from a distance to an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) is so dependent that a dead flank ( 18 ) located at a greater distance from an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) is arranged as a second dead flank ( 18 ), a greater inclination relative to this optical axis ( 20 ) has as the second dead flank ( 18 ) at a same inclination of the respectively assigned Totflankenbereiche ( 24a . 24b . 24c . 24d ) of the at least one boundary surface of the reflector ( 10 ).

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of the at least one boundary surface of the reflector ( 10 ) is curved at least in part.

Optical collimation system ( 16 ) according to claim 6, characterized in that the contour of the at least one boundary surface of the reflector ( 10 ) is at least partially parabolic.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of the at least one boundary surface of the reflector ( 10 ) is at least partly straight.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two dead flanks ( 18 ) of the Fresnel lens ( 14 ) the same inclination with respect to an optical axis ( 20 ) of the Fresnel lens ( 14 ) exhibit.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of at least one dead flank ( 18 ) is curved at least in part.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of at least one dead flank ( 18 ) is at least partly straight.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a Fresnel structure-carrying main body of the Fresnel lens ( 14 ) is planar and / or concave and / or convex in shape.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the Fresnel lens ( 14 ) at the at least one light exit surface of the reflector ( 10 ) is arranged such that the Fresnel structure of the Fresnel lens ( 14 ) from the reflector ( 10 ) is oriented away.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the collimation system ( 16 ) has a light mixing element that the Fresnel lens ( 14 ), wherein the light mixing element is adapted to produce a homogeneous light distribution.

Optical collimation system ( 16 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inclination angle of the Totflanken ( 18 ) in an angular range between 10 ° and 60 °, in particular between 20 ° and 50 °.