DE29924453U1 - Reflector for reflecting light beam has shapes of individual facets and positions wrt. optical axis selected in defined manner to produce defined light field contour for given light body shape - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft das optische Design eines Reflektors in Gestalt von Facetten zum Reflektieren von Lichtstrahlen. Solche Reflektoren werden beispielsweise verwendet für Leuchten für allgemeine Beleuchtungszwecke. Sie haben insbesondere im Einzelhandel große Verbreitung gefunden. Sie werden aber auch verwendet für die Lichteinspeisung in Lichtleiter, in Videoprojektoren oder in Scheinwerfern, die ein scharf begrenztes Lichtfeld erzeugen (sogenannte Verfolgungsscheinwerfer).The invention relates to the optical Design of a reflector in the form of facets for reflection of light rays. Such reflectors are used for example for lights for general Lighting purposes. They are particularly widespread in retail found. But they are also used for the light feed into light guides, in video projectors or in headlights that have a sharply defined Generate light field (so-called tracking lights).
Solche Reflektoren besitzen im allgemeinen eine elliptische, parabolische oder kegelschnittähnliche Grundkontur. In vielen Fällen ist dieser Grundkontur ein optisches Design in Form von Facetten überlagert, um die Gleichmäßigkeit des Lichtfeldes zu verbessern und/oder die Größe des Lichtfeldes zu erhöhen.Such reflectors generally have one elliptical, parabolic or conic-like basic contour. In many make this basic contour is superimposed on an optical design in the form of facets, about uniformity to improve the light field and / or to increase the size of the light field.
Im allgemeinen strebt man an, daß Reflektoren der genannten Art ein kreisrundes Lichtfeld erzeugen. Dies wird jedoch nicht immer erzielt. Der Grund liegt darin, daß die verwendeten Leuchtkörper nicht rotationssymmetrisch sind. Die Folge davon ist ein Lichtfeld, das von der Kreisform abweicht. Es kann oval sein oder gar annähernd die Gestalt eines Rechteckes haben, was unerwünscht istIn general, the aim is that reflectors generate a circular light field of the type mentioned. this will however not always achieved. The reason is that the used Illuminant not are rotationally symmetrical. The consequence of this is a light field that deviates from the circular shape. It can be oval or nearly that Have the shape of a rectangle, which is undesirable
Umgekehrt kann aber auch der Fall vorliegen, daß man gern ein von der Kreisform abweichendes Lichtfeld hätte, daß man aber aus Gründen der Herstellung oder des Einbaus nur rotationssymmetrische Leuchtkörper verwenden kann. Bei Verwendung eines solchen rotationssymmetrischen Leuchtkörpers ist somit das Erzeugen eines von der Kreisform abweichenden Lichtfeldes mit einfachen Mitteln nicht möglich.The reverse can also be the case present that one would like to have a light field deviating from the circular shape, but one for reasons use only rotationally symmetrical illuminants during manufacture or installation can. When using such a rotationally symmetrical luminous element thus the generation of a light field deviating from the circular shape not possible with simple means.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Design für einen Reflektor zum Reflektieren von Lichtstrahlen derart zu gestalten, daß sich Lichtfelder willkürlich erzeugen fassen, die wenigstens nahezu kreisrund oder nahezu rechteckig sind, und zwar ungeachtet der Gestalt des verwendeten Leuchtkörpers.The invention is based on the object optical design for to design a reflector for reflecting light rays in such a way that light fields are generated arbitrarily grasp that are at least almost circular or nearly rectangular, and regardless of the shape of the filament used.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 bzw. Anspruch 13 gelöst.This task is due to the characteristics of claim 1 and claim 13 solved.
Die Erfinder haben erkannt, daß eine bestimmte Lichtfeldkontur bei gegebener Gestalt des Leuchtkörpers allein durch die Wahl der Formen einzelner oder aller Facetten sowie durch die Anordnung oder Lage solcher Facetten zur optischen Achse des Reflektor-Grundkörpers erzeugbar ist.The inventors have recognized that a particular Light field contour given the shape of the filament alone through the choice of the shapes of individual or all facets as well as through the arrangement or location of such facets to the optical axis of the reflector base body can be generated is.
Mit der Erfindung fassen sich die folgenden Probleme lösen: Entweder ist ein nicht-rotationssymmetrischer Leuchtkörper vorgegeben, und man möchte ein rundes Lichtfeld erzeugen. Oder es ist ein rotationssymmetrischer Leuchtkörper vorgegeben, und man möchte ein nicht-rundes Lichtfeld erzeugen. In beiden Fällen werden die Facetten derart gestaltet und angeordnet, daß eine Rotationssymmetrie der Facetten, bezogen auf die optische Achse des Reflektor-Grundkörpers, weitgehend vermieden wird.With the invention summarize solve the following problems: Either a non-rotationally symmetrical luminous element is specified, and you want create a round light field. Or it is a rotationally symmetrical illuminant given, and you want generate a non-round light field. In both cases, the facets become like this designed and arranged that a Rotational symmetry of the facets related to the optical axis of the reflector base, largely is avoided.
Die Erfindung läßt sich in vielfältiger Weise in die Praxis umsetzen.The invention can be done in many ways put into practice.
So gibt es bezüglich der Formen der Facetten zahlreiche Möglichkeiten. Die Facetten können beispielsweise eben, kugelförmig oder zylindrisch sein. In den zwei letztgenannten Fällen können sie sowohl konkav als auch konvex sein.So there are forms of facets numerous possibilities. The facets can, for example flat, spherical or be cylindrical. In the latter two cases, they can both be concave as well as convex.
Die Abweichung von der Rotationssymmetrie kann auch darin liegen, daß Gruppen von Facetten größer, und andere Gruppen wiederum kleiner sind. Maßgeblich ist, daß gewisse Facetten oder Gruppen von Facetten, die sich über einen gewissen Umfangsbereich des Reflektor-Grundkörpers erstrecken, bezüglich ihrer Formen und Lagen von gewissen anderen Facetten oder Gruppen von Facetten unterscheiden, die sich über einen anderen Umfangsbereich erstrecken.The deviation from the rotational symmetry can also be that groups of facets bigger, and other groups are smaller. The decisive factor is that certain Facets or groups of facets that span a certain range of the reflector body extend, regarding their shapes and locations of certain other facets or groups of Different facets differ over a different perimeter extend.
Bekannte Reflektoren weisen Facetten auf, die in Reihen verlaufen, welche ihrerseits in achssenkrechten Ebenen angeordnet sind. In der Draufsicht auf den hohlen Reflektor-Grundkörper – somit in diesen hinein – kann man die gesamte Reflexionsfläche in Spalten aufteilen, die sich von der Lichtaustrittsöffnung des Reflektors zur Fassung des Leuchtkörpers hin erstrecken. Die Grenzlinien zwischen einander benachbarten Spalten können mit Meridianlinien zusammenfallen. Sie müssen es aber nicht.Known reflectors have facets that run in rows, which in turn are perpendicular to the axis Layers are arranged. In the top view of the hollow reflector base - thus into this - can one the entire reflection surface divide into columns that extend from the light exit opening of the Extend the reflector to the socket of the filament. The border lines Meridian lines can coincide between adjacent columns. You need to but not it.
Desgleichen müssen die genannten Reihen nicht unbedingt in achssenkrechten Ebenen verlaufen. Sie könnten sich auch spiralig um die optische Achse des Reflektors herumwinden.Likewise, the series mentioned do not have to necessarily run in planes perpendicular to the axis. You could yourself also spiral around the optical axis of the reflector.
Von den zahlreichen Arten, eine Rotations-Asymmetrie vorzusehen, ist noch die folgende Möglichkeit zu erwähnen: Handelt es sich um Facetten von zylindrischer Form, so können die Achsen der Zylinder parallel zur optischen Achse des Reflektors verlaufen, aber auch in Umfangsrichtung.Of the numerous types, a rotational asymmetry The following possibility should be mentioned: Act These are facets of cylindrical shape, so the axes of the cylinders run parallel to the optical axis of the reflector, but also in the circumferential direction.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ungleiche Formen miteinander zu paaren. So kann beispielsweise ein Bereich der Reflektor-Innenfläche aus kugeligen Facetten gebildet sein, während ein anderer Bereich aus ebenen Facetten gebildet ist. Eine weitere Paarung zwischen verschiedenen Spalten kann in konkaven und konvexen Zylindern bestehen, oder in großen und kleinen Zylindern.Another possibility is unequal To pair shapes with each other. For example, an area the inner surface of the reflector spherical facets are formed while another area is made flat facets is formed. Another pairing between different ones Columns can exist in concave and convex cylinders, or in huge and small cylinders.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im. einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. In this is in the. each shown the following:
Bei dem in
Dabei werden die Radien der Facetten (das heißt die Radien der Kugeln oder der Zylinder) innerhalb einer Facettenreihe, variiert entsprechend der Größe des Raumwinkels, unter dem die Facette den Leuchtkörper "sieht". Bei großem Raumwinkel und damit verbundener größerer Lichtstreuung wird dem gemäß eine kleinere Krümmung der Facettenfläche gewählt, somit ein größerer Facettenradius, und umgekehrt. Sind beispielsweise die Abmessungen des Leuchtkörpers in Richtung der y-Achse größer, als in Richtung der z-Achse, so müssen die Radien der Facetten in zwei Spalten, die auf der z-Achse liegen, größer sein als die Radien der Facetten in den beiden Spalten, die auf der y-Achse liegen. Die Radien der Facetten in den dazwischen liegenden Spalten sind dann in geeigneter Weise zwischen diesen beiden Extremwerten zu wählen: In der Praxis hat sich dabei folgende cosinusförmige Beziehung als sehr geeignet erwiesen: Es können jedoch auch andere periodische Beziehungen mit gleicher Periode gewählt werden, z.B.: Einen ähnlichen Effekt erhält man, wenn nicht der Radius der Facette innerhalb einer Reihe variiert wird, sondern der Winkel, über den sich eine Spalte von Facetten erstreckt. Dieses Prinzip läßt sich nicht nur auf kugelförmige oder zylindrische Facetten, sondern auch auf ebene Facetten anwenden. Es werden die Sektorwinkel von kugeligen oder zylindrischen oder ebenen Facetten innerhalb einer Facettenreihe entsprechend der Größe des Raumwinkels variiert, unter dem die Facette den Leuchtkörper "sieht. Bei großem Raumwinkel und dem gemäß größerer Lichtstreuung wählt man einen kleineren Sektorwinkel, und umgekehrt. Sind zum Beispiel die Abmessungen des Leuchtkörpers in Richtung der y Achse größer, als in Richtung der z-Achse, so müssen die Sektorwinkel in den beiden Spalten, die auf der z-Achse liegen, kleiner sein als die Sektorwinkel der Facetten in den beiden Spalten, die auf der y-Achse liegen. Die Sektorwinkel in den dazwischen liegenden Spalten sind dann in geeigneter Weise zwischen diesen beiden Extremwerten zu wählen.The radii of the facets (ie the radii of the balls or cylinders) within a row of facets vary according to the size of the solid angle at which the facet "sees" the luminous element. In the case of a large solid angle and the associated greater light scattering, a smaller curvature of the facet surface is accordingly chosen, thus a larger facet radius, and vice versa. For example, if the dimensions of the filament in the direction of the y-axis are larger than in the direction of the z-axis, the radii of the facets in two columns that lie on the z-axis must be larger than the radii of the facets in the two Columns that lie on the y axis. The radii of the facets in the columns in between are then to be chosen between these two extreme values in a suitable manner: In practice, the following cosine relationship has proven to be very suitable: However, other periodic relationships with the same period can also be selected, for example: A similar effect is obtained if the radius of the facet is not varied within a row, but the angle over which a column of facets extends. This principle can be applied not only to spherical or cylindrical facets, but also to flat facets. The sector angles of spherical or cylindrical or flat facets within a row of facets are varied according to the size of the solid angle at which the facet sees the luminous element. With a large solid angle and according to the greater light scattering, a smaller sector angle is selected, and vice versa. For example If the dimensions of the filament in the direction of the y axis are larger than in the direction of the z axis, the sector angles in the two columns that lie on the z axis must be smaller than the sector angles of the facets in the two columns that are on The sector angles in the columns in between are then to be suitably chosen between these two extreme values.
In der Praxis hat sich dabei folgende cosinusförmige Beziehung als sehr geeignet erwiesen: Es können jedoch auch andere periodische Beziehungen mit gleicher Periode gewählt werden, z.B.: Handelt es sich um zylindrische Facetten, so können die Zylinderachsen relativ zum gesamen Reflektor variiert werden. Die Zylinderachsen können beispielsweise in Umfangsrichtung verlaufen, und somit dem Verlauf einer Reihe folgen, oder in Richtung der Spalten verlaufen.In practice, the following cosine relationship has proven to be very suitable: However, other periodic relationships with the same period can also be selected, for example: If the facets are cylindrical, the cylinder axes can be varied relative to the entire reflector. The cylinder axes can, for example, run in the circumferential direction and thus follow the course of a row, or run in the direction of the columns.
Bei der Ausführungsform gemäß
Damit der gewünschte Effekt erreicht wird, sollte in geeigneter Weise eine Marke am Reflektor angebracht werden. Hierdurch läßt sich die Lampe mit dem nicht-rotationssymmetrischen Leuchtkörper in der richtigen Winkelposition in den Reflektor einbauen. Es läßt sich damit erkennen, in welche Richtung sich das ovale Lichtfeld erstreckt.So that the desired effect is achieved, should in a suitable manner, a mark can be attached to the reflector. hereby let yourself the lamp with the non-rotationally symmetrical Filament in install the correct angular position in the reflector. It can be recognize the direction in which the oval light field extends.
In den
Die Ausdrucksweise "Facetten" bedeutet nicht unbedingt, daß es sich um scharf gegeneinander abgegrenzte Flächen handelt. Vielmehr können die Facetten auch stetig ineinander übergehen.The expression "facets" does not mean unconditionally that it are sharply demarcated areas. Rather, they can Facets also merge continuously.
Wenn von "Reihen" und "Spalten" die Rede ist, so bedeutet dies ebenfalls nicht zwingend eine strenge Abgrenzung zwischen einzelnen Reihen und einzelnen Spalten. Vielmehr ist auch hier ein stetiger Übergang zwischen einander benachbarten Reihen bzw. einander benachbarten Spalten möglich. Es handelt sich somit in einem solchen Falle nur um ideelle Reihen und ideelle Spalten.If of "rows" and "columns" the There is no question that this does not necessarily mean a strict one Delimitation between individual rows and individual columns. Much more is a constant transition here too between adjacent rows or adjacent ones Splitting possible. In such a case, it is only a matter of ideal series and ideal columns.
Claims (37)
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Cited By (4)
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ES2312260A1 (en) * | 2006-08-04 | 2009-02-16 | Odel-Lux, S.A. | Reflector with facetado pseudo random. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
US8366277B2 (en) | 2005-06-22 | 2013-02-05 | Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg | Projectors having facetted reflectors which are movable relative to their lamps |
DE202017103188U1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-08-28 | Zumtobel Lighting Gmbh | Optical arrangement for a light source |
DE102020001483B4 (en) * | 2019-03-11 | 2021-05-06 | IMOS Gubela Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Round retroreflector |
-
1999
- 1999-03-09 DE DE29924453U patent/DE29924453U1/en not_active Expired - Lifetime
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