DE202007004527U1 - Focus lamp e.g. torch light, has LED provided as light source and resolution optics with focus lens adjusted by creating and varying electrical fields, where lens has chamber filled with fluid e.g. water - Google Patents

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Abstract

The lamp has a LED (17) provided as a light source and resolution optics with a focus lens adjusted by creating and varying electrical fields, where the LED is arranged in a blind-hole bore. The focus lens has a chamber filled with electrically conducting fluid e.g. water or saline solution. An electrically insulating fluid (12) e.g. silicone oil, is directed in a region of an insulation wall of the chamber, where the fluids are not mixed. A clamping is disposed between a ring (15) and a housing wall (16) of the chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine fokussierbare Lampe, insbesondere eine Taschenlampe, mit einer Leuchtdiode (LED) als Lichtquelle und einer Vorsatzoptik.The The invention relates to a focusable lamp, in particular a flashlight, with a light emitting diode (LED) as the light source and a front optic.

Die in früherer Zeit ausschließlich auf dem Markt erhältlichen Taschenlampen besaßen eine Glühbirne als Lichtquelle, die aufgrund des hohen Energieverbrauches entsprechend großvolumige Batterien mit angepasster Kapazität erforderte. Am großen schaftförmigen Lampenkörper war ein zumeist konischer Lampenkopf befestigt, der auch als Halterung für die Vorsatzoptik diente, wobei durch Dreh- oder Schubbetätigung der Abstand einer optischen Linse oder eines Linsensystems im Lampenkopf zu der Glühbirne veränderbar war. Durch diese Veränderung ließ sich der Strahlengang bzw. der Lichtkegel variieren.The in the past Time exclusively available on the market Flashlights possessed a light bulb as a light source, due to the high energy consumption accordingly large volume batteries with adapted capacity required. At the big one shaft-shaped lamp body was a mostly conical lamp head attached, which also serves as a holder for the Front optics served, where by turning or pushing operation of Distance of an optical lens or a lens system in the lamp head to the light bulb variable was. Through this change let himself go the beam path or the light cone vary.

Durch Weiterentwicklung der LED, deren jüngste Typen einen hohen Lichtstrom bei deutlich geringerem Stromverbrauch liefern, konnten die Taschenlampen kleinvolumiger gebaut werden, da entsprechend kleinere Batteriezellen als Stromquelle ausreichen. Hinzu kommt die Gewichtsersparnis. Neben einer geringeren Stromaufnahme sind Leuchtdioden auch konstruktionsbedingt besonders stoßfest und schlagunempfindlich. Leuchtdioden zeichnen sich zudem durch eine extrem lange Lebensdauer aus, so dass ein in früherer Zeit häufig notwendiger Glühbirnenwechsel entfällt.By Further development of the LED, the youngest types of which have a high luminous flux deliver at significantly lower power consumption, the flashlights be built smaller volume, since correspondingly smaller battery cells be sufficient as a power source. Added to this is the weight savings. Next A lower current consumption LEDs are also design-related especially shockproof and impact-resistant. Light-emitting diodes are also characterized by a extremely long life, making a bulb replacement that is often necessary in the old days eliminated.

Inzwischen sind auch Linsen entwickelt worden, die in einem Bauteil zwei nicht mischbare Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Lichtbrechung beinhalten. Die Zylinderinnenwand ist mit einer Beschichtung versehen, die ihr hydrophobes Verhalten beim Anlegen einer Spannung verändert. Durch dieses auch als „Elektrowetting" bezeichnete Phänomen werden die beiden Flüssigkeiten unterschiedlich stark von der Zylinderwand angezogen oder abgestoßen, so dass sich eine Änderung der Grenzfläche der beiden Flüssigkeiten einstellen und insgesamt die Linse stufenlos hinsichtlich ihrer Brechkraft verändert werden kann.meanwhile Lenses have also been developed that are not in a component two mixable liquids involve with different refraction of light. The cylinder inner wall is provided with a coating that shows its hydrophobic behavior changed when applying a voltage. This phenomenon, also referred to as "electrowetting", becomes the two liquids attracted or repelled by the cylinder wall to a different extent, so that is a change the interface of two liquids Adjust and overall the lens stepless in terms of their Refractive power changed can be.

Solche verstellbaren Fokuslinsen werden beispielsweise in der EP 1 019 758 B1 beschrieben. Die bisherigen Einsatzgebiete solcher Linsen beschränken sich vornehmlich auf Digitalkameras sowie Fotohandys.Such adjustable focus lenses are used for example in the EP 1 019 758 B1 described. The previous applications of such lenses are limited primarily to digital cameras and camera phones.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fokussierbare Lampe anzugeben, die kleinvolumig gebaut werden kann und eine stufenlose Fokussierung auf einfache Weise ermöglicht.It Object of the present invention, a focusable lamp which can be built small volume and a stepless Focusing in a simple way allows.

Diese Aufgabe wird durch die Lampe nach Anspruch 1 gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorsatzoptik aus einer durch Anlegen und Variieren eines elektrischen Feldes verstellbaren Fokuslinse besteht, die rückwärtig eine Sacklochbohrung aufweist, in der die LED angeordnet ist. Anders als nach sämtlichen nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen bilden erstmals die LED und die fokussierbare Flüssiglinse eine kompakte Baueinheit, in der Relativverschiebungen der Linse gegenüber der Vorsatzoptik zur Änderung des Strahlungskegels nicht mehr erforderlich sind. Durch diese Maßnahme sinkt die Störanfälligkeit deutlich, da auf Führungen für die Relativbewegung sowie etwaige Antriebsmittel verzichtet werden kann. Aufgrund der hohen Lebensdauer der LED sowie der Flüssiglinse ist es auch nicht erforderlich diese Baueinheit zu öffnen, um etwaige Reparaturen oder einen Teileaustausch vorzunehmen. Zudem lässt sich in dieser Baueinheit die gesamte notwendige Steuerung zur Änderung der Spannung als auch zur Stromversorgung der LED innerhalb eines einzigen Bauteils anordnen.These The object is achieved by the lamp according to claim 1, which according to the invention thereby is characterized in that the intent optics from a by applying and varying an electric field adjustable focus lens exists, the back one Has blind hole, in which the LED is arranged. Different as after all Embodiments known from the prior art form for the first time the LED and the focusable liquid lens a compact unit, in the relative displacements of the lens across from the front optics for change of the radiation cone are no longer necessary. By this measure sinks the susceptibility clearly, on guides for the Relative movement and any drive means can be dispensed with. Due to the long life of the LED as well as the liquid lens It is also not necessary to open this unit to make any repairs or parts replacement. moreover let yourself in this unit all the necessary control to change the voltage as well as the power supply of the LED within a single Arrange component.

Vorzugsweise-Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Preferably embodiments- are in the subclaims described.

So weist nach einer Weiterbildung der Erfindung die Fokuslinse eine erste Kammer auf, die mit einer ersten elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, wobei eine weitere elektrisch isolierende Flüssigkeit im Bereich einer isolierenden Wand der Kammer angeordnet ist und die beiden Flüssigkeiten nicht mischbar sind und unterschiedliche optische Indices aufweisen und dass eine veränderbare Spannung zwischen zwei getrennten Wänden der Kammer anlegbar ist, die auf die elektrisch leitende Flüssig keit einwirkt, so dass die Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit veränderbar ist.So has according to a development of the invention, the focus lens a first chamber, with a first electrically conductive liquid filled is, wherein another electrically insulating liquid in Area of an insulating wall of the chamber is arranged and the two liquids are immiscible and have different optical indices and that a changeable one Tension between two separate walls of the chamber can be applied, acting on the electrically conductive liquid keit, so that the interface changeable between the first and the second liquid is.

Vorzugsweise wird als erste Flüssigkeit eine dipolare Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine Salzlösung, und als zweite Flüssigkeit ein Öl, insbesondere Silikonöl verwendet. Weiterhin vorzugsweise ist die fokussierbare Lampe derart ausgestaltet, dass die verstellbare Fokuslinse um eine optische Achse, auf der auch die LED angeordnet ist, rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Mit einer solchen Ausbildung lässt sich eine homogene Lichtkegelausleuchtung mit optimierter Fokussierbarkeit erreichen.Preferably is considered the first liquid a dipolar liquid, especially water or a saline solution, and as a second liquid an oil, especially silicone oil used. Further preferably, the focusable lamp is such configured such that the adjustable focus lens about an optical axis, on which the LED is arranged, rotationally symmetrical is. With such a design, a homogeneous light cone illumination can be reach with optimized focusability.

Schließlich sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Vorsatzoptik und die LED in einem geschlossenen Gehäuse mit einer durch eine Glasplatte abgedeckten Lichtaustrittsöffnung angeordnet.Finally are according to a further embodiment of the invention, the attachment optics and the LED in a closed housing with one through a glass plate covered light exit opening arranged.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Zeichnung dargestellt, die einen Querschnitt durch ein Gehäuse mit einer Vorsatzoptik und einer LED in einer Prinzipdarstellung zeigt.One embodiment the invention is shown in the single drawing, the one Cross section through a housing with an attachment optics and an LED in a schematic representation shows.

In einem vorzugsweise in einer Draufsicht kreisrunden Gehäuse 10 ist eine Kammer angeordnet, innerhalb der eine dipolare Flüssigkeit 11, nämlich Wasser sowie eine elektrisch isolierende Flüssigkeit 12, ein Öl, angeordnet sind. Die Flüssigkeiten sind nicht mischbar und besitzen eine gemeinsame Grenzfläche 13. Die Kammer ist nach vorne hin durch eine Glasplatte 14 abgeschlossen. Der Ring 15 dient als elektrisch negativer Pol, wohingegen die Gehäusewandung 16 als positiver Pol dient, an dem auch der Chip 17 der LED angeschlossen ist. Am Gehäuseteil 18 liegt eine negative Spannung an, so dass über den Banddraht 19 am Chip 17 eine konstante Spannung, die von einer nicht dargestellten Batterie geliefert wird, die LED speist. Falls gewünscht, kann auch hier ein Spannungsregler eingefügt sein, etwa um durch Änderung der angelegten Spannung die abgestrahlte Lichtfarbe zu ändern.In a preferably circular in a plan view housing 10 a chamber is arranged within which a dipolar liquid 11 , namely water and an electrically insulating liquid 12 , an oil, are arranged. The liquids are immiscible and have a common interface 13 , The chamber is forward through a glass plate 14 completed. The ring 15 serves as an electrically negative pole, whereas the housing wall 16 serves as a positive pole, on which also the chip 17 the LED is connected. On the housing part 18 There is a negative voltage across the band wire 19 on the chip 17 a constant voltage supplied by a non-illustrated battery that powers the LED. If desired, a voltage regulator can also be inserted here, for example in order to change the emitted light color by changing the applied voltage.

Die Spannung zwischen den Kontaktpunkten 15 und 16 ist in jedem Falle steuerbar, wodurch auch die Form der Grenzfläche 13 und damit die Brechkraft der flüssigen Linse verändert werden kann. Eine veränderte Krümmung der Grenzfläche 13, wie sie bei einer Veränderung der Spannung zwischen 0 V bis zu Maximalwert auftritt, führt in Verbindung mit den unterschiedlichen optischen Indices zu einer Veränderung der Brechkraft dieser Linse, so dass ohne relative Ortsveränderung der LED 17, die auf der optischen Achse 20 angeordnet ist, unterschiedliche Brechkräfte eingestellt werden können. Die dargestellte Anordnung ist Bestandteil einer Lampe oder insbesondere einer Taschenlampe.The tension between the contact points 15 and 16 is controllable in each case, which also determines the shape of the interface 13 and thus the refractive power of the liquid lens can be changed. An altered curvature of the interface 13 , as occurs with a change in the voltage between 0 V to maximum value, leads in conjunction with the different optical indices to a change in the refractive power of this lens, so that without relative change in location of the LED 17 on the optical axis 20 is arranged, different refractive powers can be adjusted. The arrangement shown is part of a lamp or in particular a flashlight.

Claims (5)

Fokussierbare Lampe, insbesondere Taschenlampe, mit einer LED als Lichtquelle und einer Vorsatzoptik, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik aus einer durch Anlegen und Variieren eines elektrischen Feldes verstellbaren Fokuslinse besteht, die rückwärtig eine Sacklochbohrung aufweist, in der die LED angeordnet ist.Focusable lamp, in particular flashlight, with an LED as the light source and an attachment optics, characterized in that the attachment optics consists of an adjustable by applying and varying an electric field focus lens having a blind hole at the rear, in which the LED is arranged. Fokussierbare Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokuslinse eine erste Kammer aufweist, die mit einer ersten elektrisch leitenden Flüssigkeit (11) gefüllt ist, wobei eine weitere elektrisch isolierende Flüssigkeit (12) im Bereich einer isolierenden Wand der Kammer angeordnet ist und die beiden Flüssigkeiten (11, 12) nicht mischbar sind und unterschiedliche optische Indices aufweisen und dass eine veränderbare Spannung zwischen zwei getrennten Wänden (15, 16) der Kammer anlegbar ist, die auf die elektrisch leitende Flüssigkeit (11) einwirkt, so dass die Grenzfläche (13) zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit veränderbar ist.Focusable lamp according to claim 1, characterized in that the focus lens has a first chamber which is filled with a first electrically conductive liquid ( 11 ), wherein another electrically insulating liquid ( 12 ) is arranged in the region of an insulating wall of the chamber and the two liquids ( 11 . 12 ) are immiscible and have different optical indices and that a variable voltage between two separate walls ( 15 . 16 ) of the chamber which can be applied to the electrically conductive liquid ( 11 ), so that the interface ( 13 ) is variable between the first and the second liquid. Fokussierbare Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flüssigkeit (11) eine dipolare Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine Salzlösung, und die zweite Flüssigkeit (12) ein Öl, insbesondere Silikonöl ist.Focusable lamp according to claim 2, characterized in that the first liquid ( 11 ) a dipolar liquid, in particular water or a salt solution, and the second liquid ( 12 ) is an oil, especially silicone oil. Fokussierbare Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Fokuslinse um eine optische Achse (20) rotationssymmetrisch angeordnet ist.Focusable lamp according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjustable focus lens about an optical axis ( 20 ) is arranged rotationally symmetrical. Fokussierbare Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik und die LED (17) in einem geschlossenen Gehäuse (10) mit einer durch eine Glasplatte (14) abgedeckten Lichtaustrittsöffnung angeordnet ist.Focusable lamp according to one of claims 1 to 4, characterized in that the attachment optics and the LED ( 17 ) in a closed housing ( 10 ) with a through a glass plate ( 14 ) Covered light exit opening is arranged.
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