DE69402888T2 - Optik zur Bündelung der Strahlung einer Entladungs-Lichquelle großer Helligkeit - Google Patents
Optik zur Bündelung der Strahlung einer Entladungs-Lichquelle großer HelligkeitInfo
- Publication number
- DE69402888T2 DE69402888T2 DE69402888T DE69402888T DE69402888T2 DE 69402888 T2 DE69402888 T2 DE 69402888T2 DE 69402888 T DE69402888 T DE 69402888T DE 69402888 T DE69402888 T DE 69402888T DE 69402888 T2 DE69402888 T2 DE 69402888T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- focal point
- reflective surface
- light source
- entrance end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 12
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 150000003385 sodium Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
- G02B6/0006—Coupling light into the fibre
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4298—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
- Diese Erfindung betrifft eine Optik zur Bündelung der Strahlung einer Entladungs-Lichtquelle großer Helligkeit. Mehr im besonderen bezieht sich die Erfindung auf die Modifikation bekannter optischer Anordnungen, die einen elliptischen oder ellipsoidalen Reflektor zusammen mit einer Lichtquelle großer Helligkeit benutzen, die an einem ersten Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist, und mit einem Eintrittsende einer lichtaufnehmenden Komponente, wie einer Lichtführung oder eines Lichtleiters, das an einem zweiten Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist, um Licht zu einer entfernten Stelle zu übertragen. Es sollte jedoch klar sein, daß die Erfindung breitere Anwendungen hat, und daß sie vorteilhaft in einer Anzahl anderer Beleuchtungs-Umgebungen und -Anwendungen eingesetzt werden kann. Besondere Beleuchtungs-Systeme erfordern ein hohes Lumenniveau für ausgewählte Anwendungen. Benutzt man, z.B., eine Lichtleitfaser oder Lichtführung, um das Licht zu einer entfernten Stelle im System zu tragen, so ist es wichtig, eine maximale Menge des von der Lichtquelle emittierten Lichtes zu sammeln bzw. bündeln und das Licht in das Ende der Lichtführung einzugeben. Die Lichtmenge kann als die Anzahl von Lumen/Einheitsfläche, d.h., Lumendichte, gemessen werden, und die Übertragungs-Optik spielt eine wichtige Rolle bei der Maximierung der Lumendichte.
- Typischerweise gibt es einen Ausgleich zwischen der Lumendichte und der Querschnittsabmessung der Lichtführung. Im allgemeinen ist die Lumendichte um so größer, je geringer die Größe der Lichtführung ist. Diese höhere Dichte kommt jedoch auf Kosten von weniger gesammelten Lumen zustande. Das Verringern der Größe der Eintrittsöffnung wird auch durch das Erfordernis beschränkt, daß die Übertragungsoptik mit Bezug auf das vergrößerte Bild der Quelle genügend vergrößert sein muß, um genügend Lumen zu sammeln. Es ist daher im allgemeinen bevorzugt, eine etwas größere Eintrittsöffnung beizubehalten, die ihrerseits das Sammeln einer größeren Anzahl von Lumen von der Lichtquelle erfordert, um das Ziel der vergrößerten Lumendichte zu erreichen.
- Ein elliptischer oder abgestumpft elliptischer Reflektor wird häufig benutzt, um von der Entladungs-Lichtquelle empfangenes Licht in die Lichtführung zu richten. Unglücklicherweise wird von der Lichtquelle bei einer Region benachbart dem ersten Brennpunkt oder etwas versetzt dazu emittiertes Licht nicht in die Lichtführung gerichtet. Licht von der versetzten Region wird in einem Bereich im Abstand vom Eintrittsende der Lichtführung abgebildet oder fokussiert und trägt nicht zum durch die Lichtführung übertragenen Licht bei. Die Lumendichte in der Lichtführung erfährt somit keinen Betrag von diesem zusätzlich von der Lichtquelle emittierten Licht.
- So ist, als ein praktisches Beispiel, ein Kern einer Bogenentladungs-Lichtquelle vorzugsweise am ersten Brennspunkt eines ellipsoidalen Reflektors angeordnet, während eine Säule auch innerhalb des Kolbens, aber mit Bezug auf den Reflektor in einer anderen Region, angeordnet ist. So ist, z.B., die Säule näher beim Reflektor angeordnet, wenn der Bogen in einer vertikalen Richtung betrieben wird, und das offene Ende des Ellipsoids nach unten weist. Natrium-Emission wird in erster Linie durch die Säule abgegeben, die eine Region etwas geringerer Temperatur als der Kern der Entladung ist. Im Kern ist die Temperatur zu hoch, und sie ionisiert das Natrium vollständig. Das vom Kern emittierte Licht resultiert daher nicht von der Natrium-Emission. Statt dessen tragen Konvektionsströme innerhalb des Kolbens das Natrium zu Regionen geringerer Temperatur, und Licht wird in diesen Regionen geringerer Temperatur emittiert. Unglücklicherweise haben die Regionen geringerer Temperatur einen genügenden Abstand vom Kern und somit vom ersten Brennpunkt des Reflektors, so daß diese Natriumlicht-Emission nicht am zweiten Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist. Die Natriumsäule würde tatsächlich gut jenseits des zweiten Brennpunktes des Reflektors reflektiert werden, wodurch das Eintrittsende einer kleinen Lichtführung vollständig verpaßt würde. Als ein Ergebnis dieser Anordnung mangelt es dem durch die Lichtführung beförderten und aus dem Austrittsende der Lichtführung austretenden Licht an roter Farbe, und es hat eine grüne Farbe, da die Wellenlänge der Natrium-Emission nicht durch die Lichtführung übertragen wurde.
- Außerdem werden verschiedene Vergrößerungen von verschiedenen Teilen der Ellipse erhalten. Diese ungleichmäßige Vergrößerung erfordert zunehmend komplexe Gestalten und Konfigurationen, um das Kollektordesign anzupassen und das Sammeln von Licht zu maximieren. Demgemäß gibt es einen Ausgleich zwischen dem komplexen Zustand und der Lichtsammlung, der gelöst werden muß.
- Es ist eine einfache optische Übertragungs-Anordnung zwischen der Lichtquelle und dem Eintrittsende einer Lichtführung erwünscht, um die Lumendichte zu maximieren, Licht von Regionen benachbart des ersten Brennpunktes zu sammeln und doch Einfachheit und Wirksamkeit beizubehalten.
- Die US-A-4,860,172 offenbart einen Laser-Simulator auf Lampengrundlage, der einen eng fokussierten, sehr intensiven Strahl bildet. Licht wird mit einer konventionellen Einrichtung in einem optischen Kopplungskegel gesammelt und fokussiert, der den Strahl zu einem sehr geringen Durchmesser kondensiert, um ihn in ein Lichtleitfaserkabel zu richten.
- Das DE-U-82 34 875 offenbart ein Beleuchtungssystem mit einem rotationsmäßig symmetrisch um eine Achse angeodneten Reflektor und mit einer durch zwei sich schneidende Ellipsoide gebildeten, reflektierenden Oberfläche.
- Die vorliegende Erfindung schafft ein neues und verbessertes Beleuchtungssystem, das das durch den Einsatz bevorzugter optischer Anordnungen in Verbindung mit einer Entladungs-Lichtquelle großer Helligkeit gesammelte Licht vermehrt.
- Gemäß der Erfindung umfaßt ein Beleuchtungssystem eine elliptische, reflektierende Oberfläche mit einem ersten und zweiten Brennpunkt, eine Lichtquehe, die an dem ersten Brennpunkt der reflektierenden Oberfläche angeordnet ist, so daß die reflektierende Oberfläche Licht von dort empfängt und das Licht zu dem zweiten Brennpunkt leitet, eine Licht aufnehmende Komponente mit einem Eintrittsende, das an dem zweiten Brennpunkt angeordnet ist, um Licht von der elliptischen, reflektierenden Oberfläche zu empfangen und das Licht zu einer entfernten Stelle zu übertragen, gekennzeichnet durch einen kein Bild erzeugenden, optischen Kollektor, der eine positive Krümmung aufweist, die benachbart dem Eintrittsende der Licht aufnehmenden Komponente angeordnet ist, um zusätzliches Licht von der Lichtquelle zu sammeln und das Licht in das Eintrittsende der Licht aufnehmenden Komponente zu leiten und wobei der optische Kollektor ein Kegelabschnitt ist und einen parabolförmigen Verbund-Konzentrator einschließt, der benachbart dem Kegelabschnitt angeordnet ist.
- Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung schließt der Reflektor erste und zweite Abschnitte ein, in denen die ersten Brennpunkte voneinander beabstandet sind und die zweiten Brennpunkte zusammenfallen.
- Ein Hauptvorteil der Erfindung ist die Fähigkit, Licht von Regionen benachbart dem Lichtquellenkern der Entladungslampe der Lichtführung zusätzlich zuzuführen.
- Ein anderer Vorteil der Erfindung ist es, die Menge der ohne Ändern der Größe der Eintrittsöffnung bekannter Lichtführungs-Anordnungen gesammelte Lumenmenge zu erhöhen.
- Noch andere Vorteile und Nutzen der Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich.
- Die Erfindung kann physikalische Form in gewissen Teilen und Anordnungen von Teilen annehmen, von denen bevorzugte Ausführungsformen detailliert in der Beschreibung erläutert und in der beigefügten Zeichnung, die einen Teil davon bildet, veranschaulicht werden. Im einzelnen zeigen:
- Figur 1 eine Seitenansicht eines typischen Beleuchtungssystems, das Probleme in Verbindung mit dem Sammeln von Licht von einer Entladungslampe zur Übertragung durch eine Lichtführung veranschaulicht;
- Figur 2 eine bevorzugte Anordnung, die das Problem des Lichtsammelns von Figur 1 zum Gegenstand hat;
- Figur 3 eine zweite bevorzugte Anordnung zur Überwindung von Problemen, die mit dem Beleuchtungssystem von Figur 1 verbunden sind;
- Figur 4 eine andere verbesserte optische Sammlungs-Anordnung zur Lösung von Nachteilen, die mit dem Beleuchtungssystem von Figur 1 verbunden sind und
- Figur 5 eine andere bevorzugte Anordnung zur Maximierung des von einer Lichtquelle und einem Reflektor gesammelten Lichtes.
- In der Zeichnung, die nur der Veranschaulichung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und nicht zu deren Einschränkung dienen, zeigen die Figuren allgemein eine Lichtquelle 10, einen Reflektor 12, eine lichtaufnehmende Komponente, wie eine Lichtführung 14, und eine verbesserte Bündelungs- bzw. Sammlungsoptik 16.
- Mehr im besonderen ist in Figur 1 die Lichtquelle 10 als eine Bogenentladungslampe mit einer Anode 20 und einer im Abstand davon angeordneten Kathode 22 gezeigt, um einen Bogenspalt 24 zu bilden. Die inneren Enden der Anode und Kathode sind in einem klaren Kolben 26 eingeschlossen, so daß Licht, das aus Emissionen im Zusammenhang mit der Zufuhr elektrischen Stromes durch die Zuleitung 28 durch den Reflektor gesammelt und durch die Lichtführung zu einer entfernten Stelle übertragen werden kann. Spezielle Einzelheiten der Struktur und des Betriebes der Entladungslampe sind im Stande der Technik bekannt, so daß eine weitere Diskussion hier als unnötig für ein vollständiges Verstehen der vorliegenden Erfindung angesehen wird.
- Der Einsatz eines ellipsoidförmigen Reflektors gestattet einem Designer, selektiv Komponenten des Beleuchtungssystems am ersten und zweiten Brennpunkt des Reflektors anzuordnen und effektiv eine große Menge des von der Lichtquelle emittierten Lichtes zu sammeln. Spezifisch ist die Lichtquelle 10 allgemein an einem ersten Brennspunkt des elliptischen Reflektors 12 angeordnet. Wie durch die Bezugsziffer 34 repräsentiert, ist der erste Brennpunkt vorzugsweise im Entladungsspalt 24 zwischend den Elektroden angeordnet, so daß der Kern großer Helligkeit damit zusammenfällt. Ein schraffiertes Band von Lichtstrahlen LR repräsentiert Licht vom Kern, das durch den Kolben wandert und durch den ellipsoidförmigen Reflektor 12 reflektiert wird. Der Reflektor hat eine stark polierte, spiegelartige Oberfläche, so daß ein außerordentlich großer Prozentsatz einfallenden Lichtes von dem ersten Brennpunkt zu einem zweiten Brennpunkt 36 reflektiert wird. Wie dargestellt, fällt ein Eintrittsende 38 der Lichtführung 14 mit dem zweiten Brennpunkt zusammen. Die allgemein planare Fläche des Eintrittsendes der Lichtführung verläuft im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Beleuchtungssystems, die durch die Bezugsziffer 40 bezeichnet ist.
- Wie in Figur 1 gezeigt, werden ausgewählte Lichtstrahlen, wie der repräsentative Lichtstrahl 50, der von einer im Abstand vom ersten Brennpunkt befindlichen Region der Lichtquelle emittiert wird, durch den Reflektor 12 reflektiert, verfehlen jedoch das Eintrittsende der Lichtführung. Da diese Lichtstrahlen von einem Abschnitt der Lichtquelle emittiert werden, die benachbart dem ersten Brennpunkt liegt, fokussiert die elliptische Konfiguration des Reflektors diese Lichtstrahlen nicht am zweiten Brennpunkt 36, und sehr viel weniger werden die Lichtstrahlen über der etwas breiteren Region, die durch das Eintrittsende der Lichtführung gebildet wird, fokussiert. Wie oben kurz beschrieben, stammt die Natrium-Emission von einer vertikal orientierten Bogenentladungs-Lampe in erster Linie von einer Säule, die oberhalb des Kernes der Entladung angeordnet ist. Die hohe Temperatur des Kernes ionisiert das Natrium vollständig. Erst nachdem die heißen Gase durch Konvektionsströme zu einer Region geringerer Temperatur, z.B. oberhalb des Kernes, bewegt worden sind, sind die Gase abgekühlt, und es tritt ein Übergang vom ionisierten Zustand auf, wodurch eine Lichtemission erhalten wird. Eine vollständige Ionisation des Natriums am Kern ergibt einfach keine Emission. Dem durch die Lichtführung übertragenen Licht fehlen daher Wellenlängen des sichtbaren Lichtes, die mit der Natriumsäule in Verbindung stehen. Dieses rote Licht tritt nicht in die Faser ein, und daher erscheint das am (nicht gezeigten) Austrittsende der Lichtführung auftretende Licht grün in der Farbe.
- Die Ausführungsformen der Figuren 2 bis 5 veranschaulichen einige bevorzugte Lösungen zum Sammeln (i) einer größeren Lichtmenge, so daß die Lumendichte ohne Ändern des Durchmessers der Lichtführung vergrößert wird oder (ii) zum Einfangen anderer Farben in der Lichtführung, die sonst normalerweise verloren gehen. Diese alternativen Ausführungsformen bezeichnen ähnliche Elemente durch ähnliche Bezugsziffern und neue Elemente durch neue Bezugsziffern zur einfachen Bezugnahme. In Figur 2 ist der Reflektor 60 modifiziert, und er wird vorzugsweise durch drei Abschnitte 62, 64, 66 gebildet. Der erste Abschnitt 62 hat eine elliptische Form, bei der der erste Brennpunkt mit dem Kern der Lichtquelle 10 zusammenfällt. Der zweite Brennpunkt 36 des ersten Abchnittes des Reflektors ist am Eintrittsende der Lichtführung angeordnet.
- Der zweite Abschnitt 64 des Reflektors hat auch eine elliptische Form. Der zweite Teil des Reflektors ist mit Bezug auf die Lichtquelle und die Lichtführung derart angeordnet, daß sein erster Brennpunkt mit der Säule der Bogenentladungslampe zusammenfällt und sein zweiter Brennpunkt mit dem Brennpunkt 36 am Eintrittsende der Lichtführung zusammenfällt. Die zweiten Brennpunkte des ersten und zweiten Abschnittes des Reflektors sind somit zusammen angeordnet. Licht vom Kern wird ebenso zum Eintrittsende der Lichtführung übertragen wie Licht, das von Bereichen benachbart des Kernes, z.B. der Säule, emittiert wird.
- Der dritte Abschnitt 66 des Reflektors verbindet den ersten und zweiten Reflektorabschnitt 62, 64, und er hat eine allgemein kugelige Form. Wie durch den Lichtstrahl 74 dargestellt, wird Licht vom Kern durch den dritten Abschnitt des Reflektors zurück durch den Kern gerichtet, so daß das Licht schließlich vom ersten Abschnitt 62 des Reflektors zum Eintritt in die Lichtführung reflektiert wird. In anderen Worten fällt das Krümmungszentrum des sphärischen dritten Abschnittes des Reflektors mit dem ersten Brennpunkt des ersten Abschnittes des Reflektors am Kern der Lichtquelle zusammen.
- In der Ausführungsform der Figur 3 ist der Reflektor 12 elliptisch, und der erste Brennpunkt 34 ist am Kern der Lichtquelle angeordnet. Gleicherweise ist der zweite Brennpunkt 36 lokal auf das Eintrittsende der Lichtführung ausgerichtet. Um das Sammeln von Licht zu erleichtern, das von der Säule und anderen Bereichen benachbart des Kernes emittiert wird, ist ein nicht abbildender, optischer Kollektor benachbart dem Eintrittsende der Lichtführung angeordnet, um zusätzliches Licht von der Lichtquelle zu sammeln und das Licht in die Lichtführung zu richten. Der nicht abbildende, optische Kollektor kann irgendeine einer Anzahl von Oberflächen-Konfigurationen sein, doch ist er vorzugsweise als eine Oberfläche ausgebildet, die eine positive Krümmung hat. Eine positive Krümmung soll eine Oberfläche einschließen, die mit Bezug auf beide Brennpunkte auf der Hauptachse des ellipsoidalen Reflektors den gleichen Krümmungswinkel beibehält oder konkav ist. So würden, z.B., Oberflächen positiver Krümmung einen konischen Abschnitt, bei dem der Winkel mit Bezug auf die Achse, die durch die Brennpunkte 34, 36 verläuft, gleich bleibt, einen parabolischen Verbund-Konzentrator (CPC), einen elliptischen Verbund-Konzentrator (CEC) oder eine sphärische Oberfläche einschließen, doch wären sie darauf nicht beschränkt.
- Wie in Figur 3 gezeigt, ist ein bevorzugter nicht abbildender, optischer Kollektor mit einer positiven Krümmung ein Kegelabschnitt 80, der sich vom Eintrittsende der Lichtführung aus erstreckt. Spezifischer hat der Kegelabschnitt 80 ein verengtes erstes Ende 82 von im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie das Eintrittsende der Lichtführrung und geht in dieses über. Der Kegelabschnitt erweitert sich nach außen bzw. nimmt im Durchmesser zu, während er sich axial zur Lichtquelle und dem Reflektor erstreckt. Vorzugsweise ist der Neigungswinkel durch eine Linie gebildet, die sich vom äußeren Durchmesser des Eintritts zur Lichtführung zur Endkante des Reflektors erstreckt. Ein zweites Ende 84 des Kegelabschnittes ist von genügendem Durchmesser, um Licht zu reflektieren, das vom Reflektor von der Säule in das Eintrittsende der Lichtführung gerichtet wird, wie durch den repräsentativen Lichtstrahl 86 dargestellt, und es fängt die größten Bilder des Begenrohres ab, die durch den Reflektor gebildet werden. Von der Lichtquelle in einen Bereich benachbart dem Kern emittiertes Licht, das ansonsten die Lichtführung verfehlen würde (Figur 1), wird somit in den Kegelabschnitt 80 gelenkt und durch diesen abgefangen.
- Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Lichtquelle und die Lichtführung vertikal orientiert, so daß die Natriumsäule z.B. oberhalb des Kernes der Bogenentladungslampe angeordnet ist. Es ist auch vorgesehen, daß nicht vertikale Orientierungen der optischen Komponenten wirksam zusätzliches Licht einfangen können, das ansonsten die Eintrittsöffnung der Lichtführung verfehlen würde. Wie in Figur 4 gezeigt, erstreckt sich ein Kegelabschnitt 80, im wesentlichen wie oben beschrieben, vom Eintrittsende der Lichtführung aus. Das zweite Ende 84 des Kegelabschnittes wird somit zusätzlich beim Sammeln von Licht durch einen parabolförmigen Verbund-Konzentrator 90 unterstützt. Der parabolförmige Verbund-Konzentrator hat ein erstes Ende 92 des gleichen Durchmessers wie das zweite Ende des Kegelabschnittes, um einen glatten Übergang dazwischen zu bilden. Wie im Stande der Technik bekannt, ist der nicht abbildende, parabolförmige Verbund-Konzentrator wirksam beim Reflektieren und/oder Sammeln von Licht in eine Öffnung bekannter Größe. Wie erwünscht, werden somit die Gesamtlumen, die durch diese optische Anordnung in die Lichtführung eingeführt werden, erhöht.
- Noch eine andere bevorzugte Anordnung, wie sie in Figur 5 gezeigt ist, besteht darin, den parabolförmigen Verbund-Konzentrator 90 am Eintrittsende der Lichtführung anzuordnen. Das linke Ende geht in einen konischen Abschnitt 80 über, der sich in einem konstanten Winkel zum Reflektor 12 hin fortsetzt. Die nicht abbildenden, optischen Komponenten sollen wiederum zusätzliches Licht einfangen, das ansonsten am Eintrittsende der Lichtführung vorbeigehen würde.
- Es ist auch vorgesehen, daß Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen in verschiedener Weise benutzt werden können, ohne vom Umfang und der Absciht der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So können, z.B., der elliptische Standard-Reflektor, wie er in den Figuren 1 und 3 abgebildet ist, mit Bezug auf die Entladungslampe derart angeordnet werden, daß die Säule anstelle des Kernes am ersten Brennpunkt angeordnet ist. Wegen der Vergrößerungswirkung hat die geringe Versetzung des zweiten Brennpunktes wenig Auswirkung. Durch genaueres Fokussieren eines Teiles des von der Säule kommenden Lichtes am Eintritt der Lichtführung wird mehr rotes Licht in dem übertragenen Licht enthalten sein. Ein anderes Beispiel besteht darin, die Kegelabschnitt- oder parabolförmigen Verbund-Konzentrator-Strukturen der Figuren 3 bis 5 mit dem mehrteiligen Reflektorkonzept der Figur 2 zu kombinieren. Noch eine andere Option ist es, andere nicht abbildende Konzentratoren anstelle des konischen Abschnittes der Figur 3 oder in Kombination mit dem konischen Abschnitt oder den CPC-Abschnitten in den Ausführungsformen der Figuren 4 und 5 zu benutzen.
- Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Anderen werden beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung Modifikationen und Änderungen einfallen. Es ist beabsichtigt, alle solchen Modifikationen und Änderungen einzuschließen, soweit sie in den Rahmen der beigefügten Ansprüche oder von deren Äquivalenten fallen.
Claims (10)
1. Beleuchtungssystem, umfassend:
eine elliptische, reflektierende Oberfläche (12) mit einem ersten und zweiten Brennpunkt
(34,36);
eine Lichtquelle (10), die an dem ersten Brennpunkt (34) der reflektierenden Oberfläche
(12) angeordnet ist, so daß die reflektierende Oberfläche Licht von dort empfängt und das Licht zu
dem zweiten Brennpunkt (36) leitet;
eine Licht aufnehmende Komponente (14) mit einem Eintrittsende (38), das an dem zweiten
Brennpunkt (36) angeordnet ist, um Licht von der elliptischen, reflektierenden Oberfläche (12) zu
empfangen und das Licht zu einer entfernten Stelle zu tibertragen; gekennzeichnet durch
einen kein Bild erzeugenden, optischen Kollektor (16), der eine positive Krümmung
aufweist, die benachbart dem Eintrittsende (38) der Licht aufnehmenden Komponente angeordnet
ist, um zusätzliches Licht von der Lichtquelle (10) zu sammeln und das Licht in das Eintrittsende
(38) der Licht aufnehmenden Komponente (14) zu leiten und
wobei der optische Kollektor (16) ein Kegelabschnitt (80) ist und einen parabolförmigen
Verbund-Konzentrator (90) einschließt, der benachbart dem Kegelabschnitt (80) angeordnet ist.
2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, worin der optische Kollektor (16) ein vergrößertes
Ende (84), das einen Abstand vom Eintrittsende (38) der Licht aufnehmenden Komponente (14) hat,
sowie ein verengtes Ende (82) aufweist, das einen Duchmesser aufweist, der im wesentlichen der
gleiche wie der des Eintrittsendes der Licht aufnehmenden Komponente ist und in dieses Übergeht.
3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, worin die Längsachsen (40) der reflektierenden
Oberfläche (12) und der Lichtquelle (10) vertikal angeordnet sind.
4. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, worin sich der optische Kollektor (16) allgemein
axial vom Eintrittsende (38) der Licht aufnehmenden Komponente (14) zum ersten Brennpunkt (34)
hin erstreckt.
5. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, worin der Kegelabschnitt (80) ein verengtes erstes
Ende (82) aufweist, das mit dem Außendurchmesser des Eintrittsendes der Licht aufnehmenden
Komponente (14) zusammenpaßt und sich um einen Winkel in der Abmessung erweitert, der
bestimmt ist durch Erstrecken einer Bezugslinie vom Außendurchmesser des Eintrittsendes der Licht
aufnehmenden Komponente zu einer Endkante der reflektierenden Oberfläche.
6. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, worin die elliptische, reflektierende Oberfläche (12)
einen ersten und zweiten Abschnitt (62,64) einschließt, ein erster Brennpunkt (34) des ersten
Abschnittes (62) der reflektierenden Oberfläche am Kern der Lichtquelle (10) angeordnet ist und ein
erster Brennpunkt (70) des zweiten Abschnittes (64) der reflektierenden Oberfläche benachbart
dem Kern der Lichtquelle (10) angeordnet ist.
7. Beleuchtungssystem nach Anspruch 6, worin der erste Brennpunkt (70) des zweiten
Abschnittes (64) der reflektierenden Oberfläche an einer mit der Lichtquelle (10) verbundenen Feder
angeordnet ist.
8. Beleuchtungssystem nach Anspruch 6, worin der zweite Brennpunkt des ersten Abschnittes
(62) der reflektierenden Oberfläche mit einem zweiten Brennpunkt des zweiten Abschnittes (64) der
reflektierenden Oberfläche zusammenfällt.
9. Beleuchtungssystem nach Anspruch 6, worin der erste und zweite Abschnitt (62,64) der
reflektierenden Oberfläche durch einen dritten Abschnitt miteinander verbunden sind.
10. Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, worin der dritte Abschnitt (66) der reflektierenden
Oberfläche ein Krümmungszentrum aufweist, das mit einem Kern (34) der Lichtquelle (10)
zusammenfällt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/011,562 US5317484A (en) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | Collection optics for high brightness discharge light source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69402888D1 DE69402888D1 (de) | 1997-06-05 |
DE69402888T2 true DE69402888T2 (de) | 1997-11-06 |
Family
ID=21750939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69402888T Expired - Lifetime DE69402888T2 (de) | 1993-02-01 | 1994-01-28 | Optik zur Bündelung der Strahlung einer Entladungs-Lichquelle großer Helligkeit |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5317484A (de) |
EP (1) | EP0610033B1 (de) |
JP (1) | JPH076613A (de) |
CA (1) | CA2113371C (de) |
DE (1) | DE69402888T2 (de) |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5526237A (en) * | 1993-12-10 | 1996-06-11 | General Electric Company | Lighting system for increasing brightness to a light guide |
US5428509A (en) * | 1994-03-04 | 1995-06-27 | Ford Motor Company | Space-efficient light collector |
US5475571A (en) * | 1994-03-30 | 1995-12-12 | Ford Motor Company | Ring Light collector |
US5469337A (en) * | 1994-11-14 | 1995-11-21 | General Electric Company | Multiple port high brightness centralized lighting system |
DE29516860U1 (de) * | 1995-10-25 | 1996-03-21 | Mann, Claudia, 92345 Dietfurt | Beleuchtungssystem, Leuchtkörper für ein solches System sowie Lichtquelle |
JP3058251B2 (ja) * | 1996-04-17 | 2000-07-04 | オリンパス光学工業株式会社 | 照明光学装置 |
DE19652745A1 (de) * | 1996-12-18 | 1998-06-25 | Lewinson Edwarda | Beleuchtungsvorrichtung regelbarer Intensität mit einem Lichtleiter |
US5842767A (en) * | 1997-03-11 | 1998-12-01 | Farlight Corporation | Highly efficient illuminator and method of use thereof |
US5860723A (en) * | 1997-04-14 | 1999-01-19 | Transmatic, Inc. | Light engine with ellipsoidal reflector |
WO1999039134A1 (en) * | 1998-01-29 | 1999-08-05 | Remote Source Lighting International, Inc. | Segmented reflector for coupling an extended illumination source to n fiber elements |
US6200005B1 (en) * | 1998-12-01 | 2001-03-13 | Ilc Technology, Inc. | Xenon ceramic lamp with integrated compound reflectors |
US6208782B1 (en) | 1999-01-29 | 2001-03-27 | Kathryn Riddick | Segmented reflector for coupling an extended illumination source to N fiber elements |
US6231199B1 (en) * | 1999-07-01 | 2001-05-15 | Cogent Light Technologies, Inc. | Collecting and condensing optical system using cascaded parabolic reflectors |
AU5760700A (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-22 | Cogent Light Technologies, Inc. | System for collecting and condensing light |
US6227682B1 (en) * | 2000-03-22 | 2001-05-08 | Cogent Light Technologies, Inc. | Coupling of light from a small light source for projection systems using parabolic reflectors |
JP2004519010A (ja) | 2001-02-05 | 2004-06-24 | ウェイビエン・インコーポレイテッド | テーパ光パイプを用いた投影ディスプレイ用の照明エンジン |
US6856727B2 (en) * | 2001-03-02 | 2005-02-15 | Wavien, Inc. | Coupling of light from a non-circular light source |
US6608765B2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-08-19 | Dell Products L.P. | Expansion card retainer |
US6926435B2 (en) * | 2001-08-23 | 2005-08-09 | Wavien, Inc. | Led illumination engine using a reflector |
US20030156819A1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-21 | Mark Pruss | Optical waveguide |
KR20050072152A (ko) * | 2002-12-02 | 2005-07-08 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 복수의 광원을 사용한 조사 시스템 |
US6986591B2 (en) * | 2002-12-20 | 2006-01-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Non-imaging photon concentrator |
KR20050025538A (ko) * | 2003-09-08 | 2005-03-14 | 삼성전자주식회사 | 조명장치 |
US20050116635A1 (en) * | 2003-12-02 | 2005-06-02 | Walson James E. | Multiple LED source and method for assembling same |
US20050116235A1 (en) * | 2003-12-02 | 2005-06-02 | Schultz John C. | Illumination assembly |
US7329887B2 (en) * | 2003-12-02 | 2008-02-12 | 3M Innovative Properties Company | Solid state light device |
US7403680B2 (en) * | 2003-12-02 | 2008-07-22 | 3M Innovative Properties Company | Reflective light coupler |
US7456805B2 (en) | 2003-12-18 | 2008-11-25 | 3M Innovative Properties Company | Display including a solid state light device and method using same |
JP3877731B2 (ja) * | 2004-02-23 | 2007-02-07 | シャープ株式会社 | 密閉型光源装置とこれを用いた映像表示装置 |
CN101619834B (zh) * | 2004-03-30 | 2011-09-07 | 照明管理解决方案公司 | 用于改进的照明区域填充的设备和方法 |
US7300164B2 (en) * | 2004-08-26 | 2007-11-27 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Morphing light guide |
JP2007234527A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Harison Toshiba Lighting Corp | 照明装置 |
US20080055923A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Miller Jack V | High efficiency light projector |
JP4816367B2 (ja) * | 2006-09-27 | 2011-11-16 | ウシオ電機株式会社 | 光照射器およびインクジェットプリンタ |
JP2008103143A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-01 | Ushio Inc | 光照射器およびインクジェットプリンタ |
JP2008102389A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Ushio Inc | 光照射器 |
US8303139B1 (en) | 2010-07-06 | 2012-11-06 | Ohm, Inc. | Illuminator device having multiple reflective surfaces |
JP2012043548A (ja) * | 2010-08-13 | 2012-03-01 | Thermo Riko:Kk | 高効率赤外線導入加熱装置 |
JP2015099724A (ja) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型放電ランプ |
KR101814507B1 (ko) * | 2016-03-09 | 2018-01-31 | 황우성 | 3차원 포물면경 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4241382A (en) * | 1979-03-23 | 1980-12-23 | Maurice Daniel | Fiber optics illuminator |
FR2472135A1 (fr) * | 1979-12-20 | 1981-06-26 | Cibie Projecteurs | Projecteur, notamment pour vehicules automobiles |
JPS5768801A (en) * | 1980-10-17 | 1982-04-27 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Linear lighting equipment |
DE8234875U1 (de) * | 1982-12-11 | 1983-04-14 | Metz Apparatewerke Inh. Paul Metz, 8510 Fürth | Leuchte mit einer stabförmigen Lichtquelle und einem rotationssymmetrischen Reflektor |
US4755918A (en) * | 1987-04-06 | 1988-07-05 | Lumitex, Inc. | Reflector system |
US4883333A (en) * | 1987-10-13 | 1989-11-28 | Yanez Serge J | Integrated, solid, optical device |
US4860172A (en) * | 1988-01-19 | 1989-08-22 | Biotronics Associates, Inc. | Lamp-based laser simulator |
US5117312A (en) * | 1991-01-04 | 1992-05-26 | Fusion Systems Corporation | Apparatus including concave reflectors and a line of optical fibers |
GB2261279A (en) * | 1991-10-22 | 1993-05-12 | Paul Alan Friedlander | Light fitting |
-
1993
- 1993-02-01 US US08/011,562 patent/US5317484A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-13 CA CA002113371A patent/CA2113371C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-28 DE DE69402888T patent/DE69402888T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-28 EP EP94300637A patent/EP0610033B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-31 JP JP6008936A patent/JPH076613A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0610033B1 (de) | 1997-05-02 |
CA2113371A1 (en) | 1994-08-02 |
CA2113371C (en) | 2004-05-11 |
DE69402888D1 (de) | 1997-06-05 |
US5317484A (en) | 1994-05-31 |
JPH076613A (ja) | 1995-01-10 |
EP0610033A1 (de) | 1994-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69402888T2 (de) | Optik zur Bündelung der Strahlung einer Entladungs-Lichquelle großer Helligkeit | |
DE3028597C2 (de) | ||
DE3751488T2 (de) | Ausser-axiale Anordnung eines konkaven sphärischen Reflektors als Kondensor- und Sammeloptik. | |
DE60123768T2 (de) | Abbildung von licht einer kleinen lichtquelle eines projektionssystems mit parabolischen reflektoren | |
DE69318718T2 (de) | Optisches system mit einem toroidförmigen konkaven reflektor zum konzentrieren und sammeln von licht. | |
DE2431265C2 (de) | Optische Einrichtung zur Erzeugung eines sehr kleinen Strahls | |
DE2658700C3 (de) | Lichtquellensystem | |
DE1936715C3 (de) | Optische Projektionsvorrichtung | |
DE3212698C2 (de) | ||
DE69425204T2 (de) | Beleuchtungssystem | |
DE3027719C2 (de) | ||
DE60032903T2 (de) | Kondensierendes und sammelndes optisches system, welches parabolreflektoren oder ein korrespondierendes elliptisch-hyperboloid-förmiges reflektorpaar verwendet | |
EP0431406B1 (de) | Vorrichtung zum Beleuchten eines zu prüfenden Bereiches einer Flasche | |
DE2736907A1 (de) | Strahlungslenkvorrichtung | |
DE2222378A1 (de) | Betrachtungsvorrichtung zum Untersuchen eines Hohlraumes | |
DE2535144B2 (de) | Schlitzbeleuchtungseinrichtung für ein Kopiergerät | |
DE2934397A1 (de) | Hochleistungs-lichtquelle | |
DE69426799T2 (de) | Lichtquelle mit doppeltem Ausgang und hohem Wirkungsgräd | |
DE2926925A1 (de) | Optisches system zum verbinden von zwei lichtleitern | |
DE2645010C2 (de) | Farbfernsehkamera | |
EP0821254A1 (de) | Einkopplungseinheit zum Einkoppeln von Licht in einen Lichtleiter | |
DE3687691T2 (de) | Abbildungssystem fuer eine kurzbogenlampe. | |
DE2623231C3 (de) | Beleuchtungsvorrichtung für zwei Lichtleiter oder Lichtleiterbündel | |
DE19856575A1 (de) | Projektions-Mikrolithographiegerät | |
DE2831926A1 (de) | Kondensorsystem fuer einen grossbuehnen- projektionsapparat |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R082 | Change of representative |
Ref document number: 610033 Country of ref document: EP Representative=s name: RUEGER, BARTHELT & ABEL, 73728 ESSLINGEN, DE |