DE2757543A1

DE2757543A1 - Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE2757543A1
Application number: DE19772757543
Authority: DE
Inventors: Willi Hagner
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1979-06-28
Also published as: GB2011115A; FR2412865A1; US4361863A; JPS5492337A; GB2011115B; ATA830478A

Description

Ernst Leitz Weizlar GmbH _{Λ 2(l87/u}

l-at Lü/iit »O.I.197«

Beleuchtungseinrichtung

Gegenstand der Anmeldung ist nine Beleuchtungseinrichtung zur gleichmütigen Ausleuchtuni; eines HiIdleides mit einem Lichtleiter, der in seinem Innern homogen gestaltet und mit einer nach innen wirkenden Heflexlonsmantelflache versehen ist und dessen Enden je eine Optik zugeordnet ist.

Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt. So ist in der US-PS 2 60*4 00.5 eine Einrichtung zur Homogenisierung des von einer Bogenlampe erzeugten Lichtflusses beschrieben, die einen mit einer nach innen wirkenden Heflexioneman te If lache versehenen Formkörper enthält, dessen Ein— trittsfläche für den Lichtfluß der Lampe grölier ist als seine Austrittstlache. Durch die Spiegelung im Innern des Körpers wild eine gewisse Angleichung der Helligkeiten im Lichtf luliquerschriit t erreicht.·

Die US-PS 2 9*«2 099 beschreibt nine Einrichtung, mittels der das Licht einer J anglichen Lampe auf einem kleinen runden Fleck zusammengefaßt und in seiner Helligkeit über die Gesamtfläche dieses Flecks homogenisiert wird. Hier kommt ebenfalls ein Formkörper mit nach innen wirkender Reflexionsmantelflache zur Anwendung. ICr hat die Form zweier mit ihren Basen aneinandergefügter Kegelstumpf«. Dabei ist auch hier der Querschnitt der Eintrittsfläclie für den Lichtfluß gröüer als der Querschnitt der Austrittsfläche. Die angestrebte Homogenisierung des austretenden Lichtflusses wird

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λ ;i()«7/u 2'jhH l'at Lii/Hz IW.12.1V77

Patentabteilung - /j _

durch Mehrfaehref1exiou des eintretenden Lichtes an der Kef lex ions man te If Lache erreicht..

Nachteilig bei diesen beiden vorbekannten beleuchtungseinrichtungen ist, daß speziell geformte und damit in ihrer Herstellung aufwendige Formkörper zur Anwendung kommen und daß diese Formkörper einen relativ großen Kaum beanspruchen. Sie sind daher für raumsparende Beleuchtungseinrichtungen nicht geeignet.

Durch die US-PS J yZb 3«1 ist eine Be]euchtungseinrichtuug bekannt, bei welcher ein Lieh t Lei terbiinde 1 vorgesehen ist, welches mit seinem einen Ende in dem einen Brennpunkt eines rotationssymnietrischori Ellipsoids piege Is gelagert ist, während sich die das Licht erzeugende Lampe im anderen Brennpunkt dieses Ellipsoids befindet. Durch diese Anordnung wird ebenfalls eine gewisse Homogenisierung im Querschnitt des das Lieh t Lei terbiindei verlassenden Lieh tbiinde Ls erreicht. Zusätzlich aber Läßt sich eine Variation der Helligkeit des austretenden Liehtlnindels dadurch erreichen, daß der Ellipsoidspiegel relativ zur Eintrittsfläche des Lieh tie i terbiindels geschwenkt wird derart, daß die Verbindungslinie zwischen Lampe und Eintrittsfläche mit der Längsachse des Lieh ti ei terbiindels unterschiedliche Winkel bildet.

Auch bei dieser bekannten Einrichtung kommt also ein spezielles, in seiner Herstellung aufwendiges Bauteil in Form des EllipsoidspiegeIs zur Anwendung, das außerdem noch einen beachtlichen Haumbedarf bedingt.

Der Anmeldung lag die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, welche die obengenannten Nachteile nicht aufweist. Sie soll sich mit relativ geringem Aufwand realisie- 'Jo ren Lassen und dabei trotzdem eine einwandfreie Homogenisierung des Lichtes im Querschnitt des austretenden Lichtbündels gewährleisten.

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Λ 2ot<7/ii Pat Lü/llz iy.12.1977

Patentabteilung - 3 -

Diese Aufgabe Löst eine Beleuchturigseinrichtung der eingangs genannten Art, «lie sich durch einen S- oder U-förmig geformten Lichtleiter auszeichnet. Dabei kanu der Lichtleiter über seine Länge einen gleichbleibenden Durch— messer aufweisen, er kann aber auch streckenweise unterschiedliche Durchmesser oder streckenweise sich reduzierende Durchmesser haben. Vorzugsweise entspricht der Diegeradius des Lichtleiters atigenähert dem vierfachen Durchmesser bzw. dem vierfachen mittleren Durchmesser des Lichtleiters. Dabei kann der Lichtleiter auch mehr als eine Eintrittsflache für zu homogenisierendes Licht aufweisen. Es kann zum Zusammenwirken mit dem Lichtleiter zwecks additiver Farbmischung ein Farbfilter vorhanden sein, das zentral aneinandergrenzende, unterschiedliche FarbfeLder aufweist. Auch kann ein Farbfilter zur Änderung der Farbtemperatur vorhanden sein. Mit Vorteil sind diese beiden Filter auf einem gemeinsamen Träger montiert und wahlweise in den Lichtfluß einschaltbar, bzw. in diesem verschiebbar. Als Helligkeitsregler kann eine Uletide im Strahlengang vor dem Lichtleiter vorgesehen sein. Schließlich kann ünr Lichtleiter eine nach innen wirkende, ungleichförmig gestaltete Kef1exionsmantelflache aufweisen.

Der Vorteil der neuen Beleuchtungseinrichtung ist dadurch gegeben, daß sie sich mit sehr einfachen Mitteln realisieren läßt und ein einwandfrei homogenisiertes Liehtstrahlenbündel liefert. Besonders aber ist zu vermerken, daß mit ihr auch eine einwandfreie Farbmischung bei bescheidenstem zusätzlichem Aufwand möglich ist.

Die neue Beleuchtungseinrichtung ist in dc;u Zeichnungen scheinatisch und beispielsweise dargestellt. Sie ist nachfolgend anhand dieser Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für den Anmelduugsgegenstand Fig. 2 den Lichtleiter in Draufsicht

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Λ 2o87/J) Z I'at Lii/Ilz

Patentabteilung - 6 -

Fig. 3 und 'j andere Ausführungsforineti für den Lichtleiter

Fig. 5 einen Lichtleiter mit mehr a Ls einer Eiugangsflache

Fig. (> Lichtleiter mit sich streckenweise ändernden Durch tue s s er η

Fig. 7 einen Träger mit Kombination der Filter für Änderung der Farbtemperatur und für Farbmischung;.

In Fig. 1 ist ein Aus führurigsbeis pie 1 für die neue De- !euchtungseinrichtung dargestellt, bei dem in einem Gehäuse Io eine Lampe 11 mit einem zugehörigen Kondensor 12 montiert ist. Das Gehäuse ist mit einer Kappe I3 verschlossen, welche auf ihrer Innenseite einen Hohlspiegel· 1J¹ trägt.Dem Kondensor 12 ist eine Sammellinse λ U nachgeordnet, welch« das ilen Kondensor 12 mi L parallelem Strahlengang vor Lasse ride Licht in einem Funkt 15 sammelt. Es ist ein ringförmig gebogener Lichtleiter 1 (> kreisförmigen Querschnitts so atigeordnet, daß der l'uiikt 15 in der Eintritts f Lache 10' des Lichtleiters liegt. Der Lichtleiter kanu beispielsweise aus einem entsprechend gebogenen Glasoder Kunststoffstab bestehen. Wesentlich ist aber, daM er eine nach innen w/irkerido Hof lex ioiisriian te I f lache hat. Der Diegeradius ist vorzugsweise angenähert dem vierfachen Durchmesser des Lichtleiters gewäh L t. Eine Kollektorlinse I? ist derart nachgeorduet, daM der den Lichtleiter 16 verlassende Liohtflul.l in einmi solchen mit parallelem Strahlengang umgewandelt wird. Mittels der· Vie 1 f achref lexion des in den Lichtleiter eintretenden Lichtes wird eine einwandfreie Homogenität des die Kol.liinatorliu.se 17 verlassenden Lieh tbiitide Is erreicht. Fig. 2 zeigt den gebogenen Lichtleiter 16 in Draufsicht.

Der Lichtleiter kann auch iti anderer Weise als in Fig. 1 dar gestellt gebogen sein. Beispiele dazu zeigen die Fig. 3 und

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Λ 2ο.S7/13 Pat Lii/llz Iy.12.1V77

Patentabteilung - 7 -

Fig. 3 zeigt einen Lichtleiter "}G, der S-förmig gebogen ist, während der in Fig. h gezeigte Lichtleiter '»6 die Form eines doppelten S hat.

Nun kann es beispielsweise aus thermischen Gründen erwünscht sein, zur Erzeugung des die Kollimatorlinse verlassenden Lichtbiindels mehr als nur eine Lichtquelle zu verwenden. Dazu versieht man den Lichtleiter mit mehreren Eingangsflächen. Ein Beispiel dazu ist in der Figur 5 gezeigt. Dort ist ein ringförmiger Lichtleiter $6 dargestellt, der drei Eingangsflächen 56', 56" und 56'" aufweist. Durch geeignete Wahl der Ansatzpunkte für die seitlich in den King einmündenden Leiterstutzen können die Wirkungen der an diesen Stellen im Innern auftretenden lieflexionss törungen praktisch vernachlässigbar gehalten werden.

Weitere Ausführungen für den Lichtleiter sind möglich. So zeigt Fig. 6 zwei Ausführungsformen, bei denen sich der Querschnitt des Lichtleiters streckenweise ändert. Beim links gezeigten Beispiel wechseln Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen miteinander ab, während beim rechts gezeigten Beispiel der Lichtleiter über gleiche, aneinander gereihte Stecken kegelstumpfformig ist.

Wenngleich nur einmal erwähnt, haben die bisher gezeigten Lichtleiter kreisförmigen Querschnitt. Es sind aber auch andere Querschnittsformen denkbar, so beispielsweise die Ellipsenform. Auch können die Ekitritts- und/oder Austrittsfläche strukturiert sein.

Iu Jedem Fall aber ist die Iunetireflexioti von ausschlaggebender Bedeutung. Ist sie nicht ausreichend, so müssen entsprechende Maßnahmen und gegebenenfalls Verformungen der Mantel-Do fläche vorgenommen werden.

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Λ 2οΗ7/Π Fat Lii/IIζ iy.12.

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Nun kann es erwünscht sein, beim in Fig. 1 gezeigten Ausfiihrungsbeispiel eine Schwächung der Helligkeit des die Kollektorlinse verlassenden Lichtes durchzuführen. Dazu eignet sich eine einfache Blende 18, wie sie gestrichelt angedeutet ist. Sie wird vor dem Lichtleiter 16 seitlich in den Strahlengang eingeführt und bewirkt wegen des gebogenen Lichtleiters trotzdem eine homogene Lichtschwächung. Dabei ist es gleichgültig, ob die Blende vor oder hinter der Sammellinse 14 angeordnet ist.

Die soweit beschriebene Einrichtung liif.lt sich mit Vorteil auch als additiver Farbmischer verwenden, wenn mau in den Strahlengang vor dem Lichtleiter ein entsprechendes Filter 19 (gestrichelt angedeutet) einfügt. Eine besonders günstige Ausführungsform für dieses Filter ist in Fig. 7 gezeigt. Auf einem Träger 7o sind Filterscheiben 7I, 72, 73 mit den Farben grün, rot und violett befestigt, wobei die Scheibe 71 mit grüner Färbung doppelt so groß ist wie die anderen und an beiden angrenzt. Durch Verschieben des Trägers 7o läßt sich stufenlos jede gewünschte additive Farbmischung erzielen.

Wie ersichtlich, ist beim dargestellten Beispiel seitlich noch eine blau gefärbte Filterscheibe 7'* montiert, welche bei entsprechender Stellung des Trägers 7o dazu dient, die Farbtemperatur des austretenden Lichtes zu ändern.

Selbstverständlich kann diese Filterscheibe 7^ auch auf einem eigenen Träger montiert sein.

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Leerseite

Claims

Λ 2o/ l'at Lii/ΐΐκ

1 υ.12.iy77

irnst Leitz Wetzlar GmbH

Ans priichc

1. He Leuch tungse iiirich tung zur gleichmütigen Aus Leucli tu ng eines Bildfeldes niit einem Lichtleiter, «ler in seinem Innern homogen gestaltet und mit einer nach innen wirkenden Kel'lexionsmauteI fläche versehen ist und dessen Enden Je eine Uptik zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (i6; 2(>; 3"» '*6; 5t>) S- oder ringförmig geformt ist.

2. He 1 euch tungse iiirich tung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dal.i der Lichtleiter (lo; J(>; Λ(>; 3<') über· .seine Länge einen gleichbleibenden Durchmesser aufweist.

'J. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daIJ der Hiegeradius des Lichtleiters angenähert vierfach so groü ist wie dessen Durchmesser.

'( . Beleuchtungseinrichtung nach einem dv.v vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dal.l dm· Lichtleiter {j(>) mit wenigstens zwei Eintri t ts Γ Lachen (3''¹I !>'»"» ^r)< > ' " ) versehen ist.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch /',ükeiiiizeiclinot, dal.l tlur Lichtleiter einen von der Kreis forin abweichenden Querschnitt hat.

(>. He Leuch tungse inr ich tung nach einem tiur Ansprüche I, 'J » '* oder 3i dadurch gekennzeichnet, da 1.1 iiv.r Lichtleiter· strekkenweise unterschiedliche Durchmesser aufweist (Kig. (>) .

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ORIGINAL INSPECTED

I'at Lii/llz Uj. 12. iy77

Patentabteilung - 2 -

7· beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, H oder 3 j dadurch (jekennzeicliiiet, duU der Lichtleiter streckenweise sich reduzierende Durchmesser aufweist (Fitf. f)).

H. Ue L euch tuu^jse Inr i ch tun^ nach einem der vorlier^ehendon Ansprüche, dadurch /jokennzeiehiie t , ilaü zwecks additiver Karbinischunj; ein Farbfilter (7" - 73) vorhanden ist, das zentral aiieiiiaiiilercronzeiiilc unterschiedliche Farbfelder (71 - 715) aufweist.

'J. lie 1 euch tuiigse inr ich tuii(; nach einem der vorhergehenden Aus prii ehe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbfilter (7^) zur Änderung der Färb tempera tür vorhanden ist.

Iu. Ue ifMich tiitij;se itir ich tiiiif; nach Anspruch H und ') , dadurch gekennzeichnet, dal.t d Le Farbfilter (71 - 7'*) auf einem gemeinsamen Trümer (7°) montiert sind.

11. Ue leuch turi^s e inr i ch tun;; nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dall eine Blende (in) als ilelli(;koi tsreclnr vorhanden ist.

12. llo leuch tuiifjse Lur ich tun<; nach einem dnr vorhergehenden Ansprüche, dadurcli gekennzeichnet, dall der Lichtleiter eine nach innen wirkende, iui|; I e ichf ürmi c gestaltete Koflexiousfläche aufweist»

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