DE19940207B4 - Reflektorsystem zum Führen von Licht unter kleinen Einfallswinkeln - Google Patents

Reflektorsystem zum Führen von Licht unter kleinen Einfallswinkeln Download PDF

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Abstract

Reflektorsystem zum Führen von Licht unter kleinen Einfallswinkeln (α) in bezug auf eine optische Achse (7) des Systems mit
– einem Hauptreflektor (1), in dem eine Lichtquelle (3) angeordnet ist und der Licht (9, 9') unter spitzen Einfallswinkeln (α) in bezug auf die optische Achse (7) in einer ersten allgemeinen Richtung (R1) reflektiert, und
– zumindest einem Gegenreflektor (10; 10', 13), der von der Lichtquelle (3) kommendes Licht (9') zurück zum Hauptreflektor (1) reflektiert, in der ersten Richtung (R1) hinter dem Hauptreflektor (1) koaxial mit diesem angeordnet ist, und einen größeren Durchmesser als der Hauptreflektor (1) und mittig eine Austrittsöffnung (4', 4'') hat, durch die Licht (9, 9') in der ersten allgemeinen Richtung (R1) austritt,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gegenreflektoren (10, 13) in der ersten Richtung (R1) hinter dem Hauptreflektor (1) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Reflektorsystem zum Führen von Licht unter kleinen Einfallswinkeln in bezug auf eine optische Achse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • Ein solches Reflektorsystem ist aus der US 4,241,382 und der WO 95/10792 A1 bekannt. Dort ist einem Hauptreflektor jeweils ein Gegenreflektor zugeordnet, der von einer Lichtquelle kommendes Licht zurück zum Hauptreflektor reflektiert.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Reflektorsystem zum Führen von Licht in einen oder mehrere Lichtleiter. In bezug auf diese Anwendung soll die der Erfindung zugrundeliegende technische Problematik erläutert werden.
  • Der Begriff "Lichtleiter" im Sinne dieser Anmeldung ist sehr allgemein zu verstehen und erfaßt insbesondere sog. Lichtpipeline-Systeme. Unter einer Lichtpipeline versteht man eine transparente Röhre, z. B. aus Kunststoff, die so gestaltet ist, daß an einem Ende der Lichtpipeline eintretende Strahlen je nach Einfallswinkel entweder reflektiert werden oder die Lichtpipeline verlassen. Hierzu ist die Innenseite der Lichtpipeline mit einer speziellen Folie beschichtet. Die aus der Lichtpipeline sukzessive austretenden Lichtstrahlen bewirken einen Leuchteffekt. Mit einer derartigen Lichtpipeline können sehr lange Strecken, wie z. B. Leitplanken an einer Autobahn oder an einer Brücke, gleichmäßig ausgeleuchtet werden, d. h. die Lichtpipeline dient als eine sehr langgestreckte Leuchte (in der Wirkung vergleichbar etwa mit einer "Neonröhre").
  • Die genannten Lichtpipeline-Systeme werden bevorzugt auch als Großraumbeleuchtung eingesetzt. Hierzu wird häufig die obere Hälfte der Innenseite der Lichtpipeline durch eine zusätzliche Folie hochglänzend gemacht. Dies bedeutet, daß die dort auftreffenden Strahlen weitergeleitet werden, d. h. die Abstrahlung von Licht aus der Lichtpipeline heraus erfolgt nur in der gewünschten Richtung, bei einer Raumbeleuchtung an der Decke also in der Regel nach unten.
  • Solche Lichtpipeline-Systeme haben den Vorteil, daß sehr lange Strecken oder auch große Räume nur mit geringem Wartungsaufwand ausgeleuchtet werden können. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, eine sehr geringe Blendwirkung (Blendung) sicherzustellen, im Vergleich mit herkömmlichen Lampen, wie z. B. Leuchtstofflampen.
  • Um eine langgestreckte Lichtpipeline gleichmäßig leuchten zu lassen, ist es erforderlich, die Strahlen mit möglichst kleinem Einfallswinkel in die Pipeline einzuleiten, d. h. der Winkel zwischen Strahl und Achse der Lichtpipeline soll möglichst klein sein. Hierum geht es bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Lichtpipelines.
  • Ein anderer Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung sind sog. Lichtfaser-Projektoren. Bei einem Lichtfaser-Projektor-System wird statt einer Lichtpipeline ein Bündel Glasfasern verwendet. Ein solches System ist z. B. in der WO 95/26543 beschrieben. Die Strahlen einer Lichtquelle werden durch einen Reflektor auf die Lichteintrittsseite eines Glasfaserbündels geführt (gerichtet). Dazwischen läuft ein Filmstreifen, der abgebildet werden soll. An der Lichtaustrittsseite des Bündels werden die Glasfasern in vorgegebener weise verteilt und dienen als eine Art Bildschirm.
  • Auch bei derartigen Lichtfaser-Projektor-Systemen ist der Anteil der Strahlen, der in die Glasfasern eintritt, vom Einfallswinkel abhängig: Je kleiner der Einfallswinkel ist, um so mehr Strahlen können in die Glasfasern eintreten. Weiter hin hat Glasfasermaterial eine bestimmte Absorption pro Längeneinheit. Die Strahlen werden in den Glasfasern bis zum Austrittsende mehrfach reflektiert. Je größer der Einfallswinkel ist, desto länger ist der optische Weg, den die Strahlen in der Glasfaser zurücklegen müssen und somit wird um so mehr Strahlung absorbiert, um so größer der Einfallswinkel ist.
  • Auch bei derartigen Lichtfaser-Projektor-Systemen ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Licht-Führung derart, daß die Vorteile kleiner Einfallswinkel erreicht werden.
  • Ein weiterer Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung sind sog. LED (Leuchtdioden)-Beamer. Bei derartigen Geräten werden statt eines Filmstreifens eine LED-Scheibe und statt eines Glasfaser-Bündels Linsen verwendet. Das Bild wird auf eine Wand projiziert. Für derartige Systeme wird eine möglichst kleine Lichtquelle mit hoher Leistung und hoher Leuchtdichte gefordert, z. B. Schwefellampen, Metallhalogendampf-Kurzbogen-Lampen oder Xenon-Lampen. Auch bei diesen Systemen müssen möglichst alle Strahlen einer Lichtquelle mit einem möglichst kleinen Einfallswinkel an das zu beleuchtende Objekt geführt (geleitet) werden, so daß die Strahlung effektiv genutzt werden kann.
  • Stand der Technik:
  • Leuchten bestehen für gewöhnlich aus einer Lichtquelle und einem Reflektor bzw. einem Reflektor-System, wenn mehrere Reflektoren eingesetzt werden. Sollen alle Strahlen der Lichtquelle unter möglichst kleinem Einfallswinkel an das Objekt (z. B. den Eintritt einer Lichtpipeline oder dergleichen) geführt werden, müssen auch diejenigen Strahlen berücksichtigt werden, die direkt von der Lichtquelle in das Objekt einfallen. Der Einfallswinkel dieser sog. Direktstrahlung ist am Reflektorrand am Größten. Dies hat beim Stand der Technik der Reflektorsysteme in Verbindung mit Lichtpipelines zur Folge, daß die Blendwirkung der Lichtpipeline an der Verbindungs stelle mit dem Reflektor am Größten ist, weil aufgrund des großen Einfallswinkels dann an dieser Stelle sehr viel Licht aus der Lichtpipeline austritt.
  • Dies ergibt die Forderung, den Reflektor der Leuchte möglichst lang zu gestalten. Je tiefer dann die Lichtquelle im Reflektor sitzt, desto kleiner ist der Einfallswinkel der genannten Direktstrahlung und um so geringer ist deshalb die beschriebene Blendung. Gleichzeitig erhöht sich bei einer derartig langen Gestaltung des Reflektors der Anteil der von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen, der vom Reflektor reflektiert wird. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden.
  • Bei Lichtpipelines wird häufig ein Einfallswinkel von nicht mehr als ca. 30° angestrebt. Wird für die Lichtpipeline ein Parabolreflektor gemäß dem Stand der Technik verwendet, werden die Strahlen einer Punktlichtquelle parallel reflektiert. Wird dabei dann aber aus den oben genannten Gründen ein sehr langer Parabolreflektor verwendet, tauchen technische Probleme auf, die anhand der 1 erläutert werden sollen.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines Parabolreflektors (1). Im Brennpunkt (2) des Reflektors (1) ist eine Lichtquelle (3) angeordnet. Bei diesem Beispiel wird eine Schwefellampe verwendet, die einen relativ kleinen kugelförmigen Glaskolben hat. Der Glaskolben ist mit Schwefel und Argon gefüllt und wird durch Mikrowellen zum Leuchten gebracht. Die Lichtaustrittsöffnung (4) des Reflektors (1) ist direkt mit der Lichtpipeline (5) verbunden.
  • Der Öffnungshalbwinkel (α) ist der Winkel zwischen dem Strahl vom Brennpunkt (2) zum Rand (6) der Reflektoröffnung (4) und der optischen Achse (7). Der Öffnungshalbwinkel (α) soll hier den angestrebten Wert von 30° haben. Da der Parabolreflektor (1) sehr lang ist, liegt der Brennpunkt (2) zwangsläufig sehr nahe am Scheitel (8). Dies bedingt allerdings Probleme:
    • – Die Strahlen, die im Scheitelbereich (8) einfallen, werden wegen des kurzen Abstandes zwischen Lichtquelle (3) und Reflektor, sehr breit reflektiert. 1 zeigt Strahlen (9), die auf einen Reflektorpunkt treffen, der in bezug auf den Brennpunkt (2) einen Polarwinkel von etwa 70° hat. Von dort werden die Strahlen in der gezeigten Weise breit reflektiert.
    • – Im Bereich des Scheitels (8) und um den Brennpunkt (2) herum entsteht ein großes Wärmeproblem, d. h. eine starke Erhitzung.
  • Die WO 95/26543 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen einer möglichst gleichmäßigen Beleuchtung, insbesondere zur Anwendung bei einem Lichtfaser-Projektor-System der oben erläuterten Art. Dort ist ein pyramidenförmiger Reflektor vorgesehen, dessen Scheitel zylindrisch geformt ist. Eine Lichtquelle ist im Scheitelbereich quer angeordnet. Die Grundfläche der "Pyramide" ist die Lichtaustrittsöffnung. Sie ist direkt dem Glasfaserbündel gegenüber angeordnet. Das dort erläuterte Reflektorsystem bewirkt, daß die Strahlen aus allen Richtungen in das Glasfaserbündel eintreten und somit eine einigermaßen gleichmäßige Lichtverteilung erreicht wird. Allerdings hat das dort gezeigte System den Nachteil, daß aufgrund mehrfacher Reflexionen Lichtverlust auftritt und auch sehr große Einfallswinkel am Glasfaserbündel auftreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reflektorsystem zum Führen von Licht unter kleinen Einfallswinkeln zu schaffen, wobei die Strahlung einer Lichtquelle effektiv und intensiv an das Objekt geführt werden soll. Darüber hinaus soll das Reflektorsystem möglichst kompakt, d. h. mit geringen Abmessungen bauen.
  • Ein diese Aufgabe lösendes Reflektorsystem ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Reflektorsysteme sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 schematisch einen Paraboloid-Reflektor gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 schematisch ein Reflektorsystem mit einem Hauptreflektor und einem Gegenreflektor zur Erläuterung der optischen Gegebenheiten und Bedingungen beim Einkoppeln von Licht in eine Lichtpipeline, wie sie für das Verständnis der in den 3 und 4 gezeigten Erfindung förderlich ist;
  • 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reflektorsystems mit einem Hauptreflektor und zwei Gegenreflektoren; und
  • 4 eine praktische Ausgestaltung eines Reflektorsystems gemäß 3.
  • In den Figuren sind einander gleiche oder funktionsähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 und die damit verbundenen technischen Probleme sind oben beschrieben.
  • 2 zeigt noch nicht ein erfindungsgemäßes Reflektorsystem, sondern erläutert die Einkoppelung von Licht in eine Lichtpipeline. Die Figuren zeigen jeweils schematisch Längsschnitte der dargestellten Reflektorsysteme. Die Systeme sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen um die jeweils gezeigte optische Achse rotationssymmetrisch. Allerdings kann der Erfindung in Abwandlung der dargestellten Ausführungsbei spiele auch bei Systemen verwendet werden, die nicht rotationssymmetrisch sind, z. B. trog- oder wannenförmig. In den letztgenannten Fällen stünde die Längsachse des Troges bzw. der Wanne senkrecht zur Zeichnungsebene.
  • Das in 2 gezeigte Reflektorsystem S hat einen Hauptreflektor 1, in dessen Brennpunkt 2 eine Lichtquelle 3 angeordnet ist. Bei der Lichtquelle 3 kann es sich z. B. um eine Schwefellampe handeln. Der Begriff "Licht" im Sinne dieser Anmeldung erfaßt nicht nur den sichtbaren Teil des Spektrums, sondern elektromagnetische Strahlung allgemein.
  • Das Licht soll in eine Lichtpipeline 5 geführt (eingekoppelt) werden.
  • Die optische Achse aller Systemkomponenten ist mit 7 bezeichnet. Sie geht durch den Brennpunkt 2 und den Scheitel 8 des Hauptreflektors 1.
  • Ein Gegenreflektor 10 ist koaxial zum Hauptreflektor 1 angeordnet. Der Gegenreflektor 10 hat eine Austrittsöffnung 4', die im Durchmesser der Eintrittsöffnung der Lichtpipeline 5 entspricht. Der in 2 links angeordnete Rand 6' des Gegenreflektors 10 liegt also am stirnseitigen Rand der Lichtpipeline 5 an.
  • Die allgemeine Richtung, in der der Hauptreflektor 1 reflektiert, ist in 2 mit R1 bezeichnet und geht von rechts nach links. Die allgemeine Richtung, in der der Gegenreflektor 10 reflektiert, ist in 2 mit R2 gezeigt und geht dort von links nach rechts. Der Gegenreflektor reflektiert also in Richtung auf den Hauptreflektor.
  • Beim dargestellten Reflektor beträgt der Öffnungshalbwinkel α, dessen einer Schenkel durch den Brennpunkt 2 und den Rand 6' der Austrittsöffnung 4' des Gegenreflektors 10 geht und dessen anderer Schenkel die optische Achse 7 ist, 30°. Allge mein soll der Öffnungshalbwinkel α kleiner als 45°, bevorzugt kleiner oder gleich 30° sein.
  • 2 zeigt Strahlen 9, die vom Hauptreflektor 10 direkt reflektiert werden und so direkt in die Lichtpipeline 5 gelangen (d. h. ohne Reflexion am Gegenreflektor 10). Die Schnittkurve 11 des Hauptreflektors 1 ist in weiter unten näher beschriebener Weise so konstruiert, daß die Strahlen 9 mit größer werdendem Polarwinkel (wobei der Polarwinkel 0 durch die Verbindungslinie zwischen Brennpunkt 2 und Scheitel 8, d. h. die Achse 7 gegeben ist) zunehmend nach innen reflektiert werden, d. h. mehr in Richtung auf das Zentrum der Lichtpipeline 5. Dies ermöglicht, daß der Durchmesser des Hauptreflektors 1 deutlich größer ist als die Lichtaustrittsöffnung 4' des Gegenreflektors 10 und damit auch deutlich größer als die Eintrittsöffnung der Lichtpipeline 5. Auch kann der Hauptreflektor 1 wesentlich länger gestaltet werden als ein Parabolreflektor gleicher Größe mit vergleichbaren Eigenschaften. Dies verbessert den Wirkungsgrad des Hauptreflektors 1.
  • Die Strahlen 9', die ausgehend von der Lichtquelle 3 auf den Gegenreflektor 10 auftreffen, werden zum Hauptreflektor 1 reflektiert und dann in die Lichtpipeline 5. Die Konstruktion der Schnittkurve 12 des Gegenreflektors 10 wird weiter unten näher beschrieben.
  • Der Gegenreflektor 10 ist größer als der Hauptreflektor 1, d. h. sein Durchmesser ist größer als der Durchmesser des Hauptreflektors und auch größer als die Eintrittsöffnung der Lichtpipeline 5. Bei festgelegtem Öffnungshalbwinkel α steuert also der Gegenreflektor 10 die Richtung der reflektierten Strahlung.
  • Der Hauptreflektor 1 ist so konstruiert, daß sein Brennpunkt 2 etwa in der Mitte der Hauptreflektorlänge (gemessen entlang der Achse 7) liegt. Der Mindestabstand des Brennpunktes 2 vom Scheitel 8 soll 1/3 der Länge des Hauptreflektors 1 betragen.
  • Andererseits soll der Brennpunkt 2 auch nicht mehr als 2/3 der Länge des Hauptreflektors 1 vom Scheitel 8 entfernt sein. Durch diese Maßangaben ist der Abstand der Lichtquelle 3 vom Scheitelbereich 8 des Hauptreflektors 1 relativ groß. Dies hat zur Folge, daß die Strahlen mit einem schmaleren Winkel reflektiert werden. Ein relativ großer Anteil der von der Lichtquelle 3 ausgehenden Strahlung gelangt auf den Hauptreflektor, was den Wirkungsgrad des gesamten Systems erhöht. Da der Gegenreflektor 10 im Durchmesser größer ist als der Hauptreflektor 1 können kleine Öffnungshalbwinkel α, wie z. B. 30° erreicht werden. Auch ermöglicht diese Geometrie der Reflektoren, daß die Richtung der Reflexion der Lichtstrahlen so gesteuert werden kann, daß keine Hin- und Herreflexionen auftreten, die eine unerwünschte Wärmeentwicklung zur Folge hätten.
  • Nun soll die Konstruktion der Schnittkurven 11 und 12 des Hauptreflektors 1 bzw. des Gegenreflektors 10 erläutert werden.
  • Die Konstruktion der Reflektoren hängt vom gewünschten Verwendungszweck ab. Wird das Reflektorsystem z. B. mit einer Lichtpipeline verwendet, hat der Einfallswinkel höchste Priorität, d. h. es muß angestrebt werden, möglichst viel Strahlung mit sehr spitzem Einfallswinkel in bezug auf die optische Achse in die Pipeline einzukoppeln.
  • Hierzu wird die Schnittkurve 11 des Hauptreflektors 1 so gestaltet, daß die Strahlen mit zunehmendem Polarwinkel weiter nach innen reflektiert werden, also in Abweichung von einer reinen Parabel nicht mehr parallel, sondern etwa so wie in 2 der untere Strahl des Strahlenbündels 9.
  • Dadurch ist es möglich, den Hauptreflektor 1 im Durchmesser größer zu machen als die Lichtaustrittsöffnung 4' des Gegenreflektors 10. Weiterhin ist es hierdurch auch möglich, die Länge des Hauptreflektors 1 (gemessen in Richtung der opti schen Achse 7) länger zu machen als bei einem vergleichbaren Parabolreflektor gleicher Größe.
  • Eine Möglichkeit, die Schnittkurve 11 des Hauptreflektors 1 in diesem Sinne zu konstruieren, ist in dem europäischen Patent EP 0 519 112 beschrieben. Z. B. kann die dort erläuterte Technik der Verbindung einer Parabel mit weiteren Parabelsegmenten angewandt werden. Damit ist es möglich, die oben angesprochene Änderung des Reflexionswinkels in Abhängigkeit vom Polarwinkel der auf den Hauptreflektor 1 einfallenden Strahlung zu erreichen.
  • Für die Schnittkurve 12 des Gegenreflektors 10 ist im Prinzip auch eine Kegelschnittkurve geeignet. Vorgezogen wird jedoch eine Schnittkurve 12 aus zumindest einem Kreissegment weil durch geeignete Wahl von Radius und Mittelpunktsort die Strahlen mit schmaler Breite sehr nahe an der Lichtquelle vorbeigeführt werden können (nach der Reflexion am Gegenreflektor), so daß sie dann mit kleinem Einfallswinkel in die Pipeline 5 eintreten. Statt eines Kreissegmentes kann auch ein Ellipsensegment (oder mehrere Ellipsensegmente) verwendet werden, jedoch ist hierbei die Berechnung komplizierter.
  • Bevorzugt werden mehrere Kreissegmente für den Gegenreflektor verwendet, die sich in axialer Richtung aneinander anschließen, wobei jedes Kreissegment einen geringfügig anderen Radius hat. Zur Erreichung einer optimalen Reflexion wird z. B. der Radius der Kreissegmente mit zunehmender Annäherung an den Hauptreflektor 1 vergrößert, um die reflektierten Strahlen nahe an der Lichtquelle vorbei zu lenken und kleine Einfallswinkel zu erreichen. Bevorzugt werden die Übergänge zwischen Kreissegmenten mit unterschiedlichen Radien so gestaltet, daß die "Nahtstellen" kontinuierlich sind und keine Unstetigkeitsstellen aufweisen. Derartige Übergänge und wie man sie erreicht, sind in dem oben genannten Patent EP 0 519 112 beschrieben. Dies gilt auch für die Konstruktion des Hauptreflektors.
  • Wird die Vorrichtung zum Einkoppeln von Licht in ein Lichtfasersystem der eingangs genannten Art verwendet, ist zwar auch ein kleiner Einfallswinkel wichtig, jedoch liegt die höchste Priorität bei einer gleichmäßigen Strahlungsverteilung, weil z. B. das Bild eines Films gleichmäßig hell wiedergegeben werden soll.
  • Ist die Eingangsfläche des Glasfaserbündels im Vergleich zur Lichtquelle wesentlich größer, kann als Schnittkurve 11 des Hauptreflektors 1 z. B. eine Parabel verwendet werden, wobei bevorzugt vorgesehen ist, den Hauptreflektor 1 aus mehreren Parabelsegmenten gemäß EP 0 519 112 zusammenzufügen.
  • Alternativ ist es auch möglich, die Schnittkurve 11 des Hauptreflektors 1 gemäß einem Verfahren nach dem europäischen Patent EP 0 402 740 zu konstruieren. Dabei wird ein möglichst großes Abstandsverhältnis k gemäß diesem Stand der Technik gewählt.
  • Ist jedoch die Eingangsfläche des Glasfaserbündels relativ klein, kann eine Ellipse als Schnittkurve 11 des Hauptreflektors 1 verwendet werden. Dabei kann die gleichmäßige Verteilung der Strahlung dadurch gefördert werden, daß mehrere Ellipsensegmente mit einer Grundellipse (im Scheitelbereich 8) gemäß dem europäischen Patent EP 0 519 112 kombiniert werden. Alternativ ist es auch möglich, die Schnittkurve 11 gemäß dem europäischen Patent EP 0 402 740 mit kleinem Verhältnis k zu gestalten.
  • Für den Gegenreflektor kann im Fall der Anwendung bei Lichtfaser-Systemen auch ein Kreissegment oder eine Verbindung mehrere Kreissegmente in der oben beschriebenen Art gewählt werden.
  • Wird die Vorrichtung bei einer Raumbeleuchtung eingesetzt, kann für den Hauptreflektor 1 bevorzugt eine Ellipse oder eine Verbindung von Ellipsensegmenten gemäß EP 0 519 112 oder eine Kurve gemäß EP 0 402 740 gewählt werden, wobei je nach dem gewünschten Ausstrahlungswinkel ein entsprechendes Verhältnis k eingesetzt wird.
  • Nachdem anhand der 1 und 2 die allgemeinen optischen Bedingungen erläutert sind, soll nun anhand der 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden, wobei die vorstehend beschriebenen Möglichkeiten der Konstruktion und Anordnung der Haupt- und Gegenreflektoren verwendbar ist:
    3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Reflektorsystems mit zwei Gegenreflektoren 10, 13. Ansonsten gilt die obige Beschreibung anhand entsprechender Bezugszeichen. Das Reflektorsystem S gemäß 3 hat einen zweiten Gegenreflektor 13, der etwa die gleiche Größe (Außendurchmesser) wie der erste Gegenreflektor 10 hat. Der zweite Gegenreflektor 13 ist koaxial mit dem ersten Gegenreflektor 10 und dem Hauptreflektor 1. Der zweite Gegenreflektor 13 ist axial vom ersten Gegenreflektor 10 beabstandet. Zentrisch hat er eine Lichtaustrittsöffnung 4'', die mit der Lichtpipeline 5 direkt verbunden ist. Die Struktur der Gegenreflektoren und deren Abstand ist so gewählt, daß ein Strahl, der am Rand 6' des ersten Gegenreflektors 10 vorbeiläuft, durch den zweiten Gegenreflektor 13 empfangen und reflektiert wird.
  • Der zweite Gegenreflektor 13 reflektiert einfallende Strahlung 9'' zum Hauptreflektor 1 und dieser reflektiert die Strahlung dann in die Lichtpipeline 5. Die Schnittkurve 14 des zweiten Gegenreflektors 13 wird analog derjenigen des ersten Gegenreflektors konstruiert, wie oben beschrieben ist.
  • Ein Reflektorsystem gemäß 3 mit zwei Gegenreflektoren 10, 13 hat den Vorteil, mit einer sehr kleinen Größe (Außendurchmesser) den gleichen Öffnungshalbwinkel α zu erreichen. Dadurch wird das Reflektorsystem insgesamt sehr kompakt. Es ist möglich, je nach Anforderungen einen dritten oder vierten Gegenreflektor zu ergänzen, um den Öffnungshalbwinkel α wei ter zu verkleinern, ohne den Durchmesser des Systems zu vergrößeren.
  • 4 zeigt eine praktische Bauweise eines Reflektorsystems gemäß 3 mit zwei Gegenreflektoren 10, 13. Die beiden Reflektoren 10, 13 sind mittels eines Zylinders 15 auf Abstand gehalten. Ein Rand 16 des Zylinders 15, ein Rand 17 des ersten Gegenreflektors 10 und ein Rand 18 des Hauptreflektors 1 sind zusammengefügt und können von einer einzigen Klammer oder einem Halter (nicht gezeigt) zusammengehalten werden. Der Zylinder 15 definiert die Distanz zwischen den Gegenreflektoren und dient zugleich als Gehäuse.

Claims (9)

  1. Reflektorsystem zum Führen von Licht unter kleinen Einfallswinkeln (α) in bezug auf eine optische Achse (7) des Systems mit – einem Hauptreflektor (1), in dem eine Lichtquelle (3) angeordnet ist und der Licht (9, 9') unter spitzen Einfallswinkeln (α) in bezug auf die optische Achse (7) in einer ersten allgemeinen Richtung (R1) reflektiert, und – zumindest einem Gegenreflektor (10; 10', 13), der von der Lichtquelle (3) kommendes Licht (9') zurück zum Hauptreflektor (1) reflektiert, in der ersten Richtung (R1) hinter dem Hauptreflektor (1) koaxial mit diesem angeordnet ist, und einen größeren Durchmesser als der Hauptreflektor (1) und mittig eine Austrittsöffnung (4', 4'') hat, durch die Licht (9, 9') in der ersten allgemeinen Richtung (R1) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gegenreflektoren (10, 13) in der ersten Richtung (R1) hinter dem Hauptreflektor (1) angeordnet sind.
  2. Reflektorsystem nach Anspruch 1 zum Führen von Licht unter kleinen Einfallswinkeln (α) in einen oder mehrere Lichtleiter (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenreflektoren (10, 13) zwischen dem Hauptreflektor (1) und dem Lichtleiter (5) angeordnet sind.
  3. Reflektorsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenreflektoren (10, 13) koaxial hintereinander angeordnet sind.
  4. Reflektorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptreflektor (1) parabelförmig ist.
  5. Reflektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptreflektor aus Parabelsegmenten besteht.
  6. Reflektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptreflektor aus Ellipsensegmenten besteht.
  7. Reflektorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Gegenreflektoren kreissegmentförmig ist.
  8. Reflektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Gegenreflektoren aus Kreissegmenten besteht.
  9. Reflektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Gegenreflektoren aus Ellipsensegmenten besteht.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI234686B (en) * 2003-01-30 2005-06-21 Delta Electronics Inc Illumination system for a projector
JP4856266B1 (ja) * 2010-06-29 2012-01-18 シャープ株式会社 光源装置およびそれを備えた擬似太陽光照射装置
DE102010032405B4 (de) * 2010-07-27 2013-06-27 Zett Optics Gmbh Kaltlichtquelle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4241382A (en) * 1979-03-23 1980-12-23 Maurice Daniel Fiber optics illuminator
EP0402740A2 (de) * 1989-06-13 1990-12-19 Tetsuhiro Kano Reflektor für eine Leuchte und Verfahren zum Bestimmen der Form eines Reflektors
EP0519112A1 (de) * 1991-06-21 1992-12-23 Tetsuhiro Kano Reflektor und Verfahren zum Erzeugen einer Reflektorform
WO1995010792A1 (fr) * 1993-10-12 1995-04-20 Virag S.A. Generateur de lumiere a enceinte reflechissante pour ensemble d'eclairage ou d'illumination mettant en ×uvre un guide de lumiere
WO1995026543A1 (en) * 1994-03-29 1995-10-05 Inwave Corporation Method and apparatus for generating uniform illumination

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4241382A (en) * 1979-03-23 1980-12-23 Maurice Daniel Fiber optics illuminator
EP0402740A2 (de) * 1989-06-13 1990-12-19 Tetsuhiro Kano Reflektor für eine Leuchte und Verfahren zum Bestimmen der Form eines Reflektors
EP0519112A1 (de) * 1991-06-21 1992-12-23 Tetsuhiro Kano Reflektor und Verfahren zum Erzeugen einer Reflektorform
WO1995010792A1 (fr) * 1993-10-12 1995-04-20 Virag S.A. Generateur de lumiere a enceinte reflechissante pour ensemble d'eclairage ou d'illumination mettant en ×uvre un guide de lumiere
WO1995026543A1 (en) * 1994-03-29 1995-10-05 Inwave Corporation Method and apparatus for generating uniform illumination

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