DE69626078T2 - Lighting device that can be produced with a reduced thickness, in particular headlights or other external vehicle lamp - Google Patents
Lighting device that can be produced with a reduced thickness, in particular headlights or other external vehicle lampInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, die so konstruiert werden kann, daß ihre Dicke, d. h. ihr Raumbedarf in bezug auf die Tiefe viel kleiner als ihre anderen Abmessungen und insbesondere viel kleiner als der Oberflächenbereich der Linse ist. Eine derartige Beleuchtungsvorrichtung ist nützlich als Scheinwerfer oder als andere Fahrzeugaußenleuchte.The present invention relates to a lighting device which can be designed so that its thickness, i.e. its space requirement in terms of depth, is much smaller than its other dimensions and in particular much smaller than the surface area of the lens. Such a lighting device is useful as a headlight or as another vehicle exterior light.
Es ist wohlbekannt, daß Beleuchtungsvorrichtungen in vielen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie etwa Scheinwerfer und/oder andere Außenleuchten, eine hohe Leistung, eine gute Lichtverteilung des Lichtstrahls, einen geringen Leistungsverbrauch und eine kleine Größe, insbesondere in der Tiefenrichtung, d. h. parallel zur optischen Achse der Ausbreitung des endgültigen Lichtstrahls, der erzeugt werden soll, benötigen.It is well known that lighting devices in many automotive applications, such as headlights and/or other exterior lights, require high power, good light beam distribution, low power consumption and small size, particularly in the depth direction, i.e. parallel to the optical axis of propagation of the final light beam to be produced.
Um diese Forderungen zu erfüllen, sind eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Herstellung von flachen Beleuchtungsvorrichtungen bekannt. Das US-Patent 5.046.805 betrifft eine Vorrichtung, bei der der durch die Quelle erzeugte Lichtstrahl quer zu der Richtung, in der er verlaufen soll, durch einen Lichtleiter gesammelt wird, wobei der Strahl längs dieses Lichtleiters durch innere Reflexion geleitet wird und von diesem an den gewünschten Punkten mit Hilfe von Streueinrichtungen extrahiert wird; während die italienische Patentanmeldung Nr. TO94A000773 des gegenwärtigen Anmelders eine Vorrichtung offenbart, bei der der Lichtstrahl durch einen Lichtleiter gesammelt wird, der durch zwei Formteile definiert ist, die mehrere in geeigneter Weise angewinkelte Grenzflächen aufweisen, längs dieser die beiden Formteile, die lichtdurchlässig sind, mit Hilfe einer Schicht aus optischem Klebstoff mit einem definierten Brechungsindex verklebt sind: auf diese Weise erzeugt die Ausbreitung des Lichtstrahls längs des Leiters, wenn er durch jede Grenzfläche verläuft, Phänomene der teilweisen Brechung/Reflexion, durch die das Licht extrahiert und geführt wird.To meet these requirements, a variety of ways are known for producing flat lighting devices. US patent 5,046,805 relates to a device in which the light beam produced by the source is collected by a light guide transverse to the direction in which it is to travel, the beam being guided along this light guide by internal reflection and being extracted from it at the desired points by means of scattering devices; while the Italian patent application No. TO94A000773 of the present applicant discloses a device in which the light beam is collected by a light guide defined by two molds having several suitably angled interfaces, along which the two molds, which are transparent to light, are glued by means of a layer of optical adhesive with a defined refractive index: in this way the propagation of the light beam along the guide, as it passes through each interface, produces phenomena of partial refraction/reflection through which the light is extracted and guided.
Beide beschriebenen Vorrichtungen verwenden deswegen einen Lichtleiter als eine Modifizierungs-/Extraktionsvorrichtung des gewünschten Strahls. Sie besitzen jedoch sehr deutliche Nachteile in bezug auf den erreichbaren Wirkungsgrad: Die erste Vorrichtung gemäß dem zitierten US-Patent ergibt eine ausgezeichnet gleichförmige Beleuchtung des Leiters, ermöglicht jedoch keine Steuerung der Verteilung der Lichtintensität und der Divergenz des endgültigen Strahls, der von der Vorrichtung abgegeben wird, wobei eine derartige Steuerung für Kraftfahrzeugvorrichtungen erforderlich ist. Diese Funktionen müssen daher nach Möglichkeit durch die Linse gewährleistet werden, so daß die Herstellung komplexer wird und der Raumbedarf steigt.Both devices described therefore use a light guide as a modification/extraction device of the desired beam. However, they have very significant drawbacks in terms of the achievable efficiency: the first device according to the cited US patent provides an excellently uniform illumination of the guide, but does not allow control of the distribution of the light intensity and the divergence of the final beam emitted by the device, such control being necessary for automotive devices. These functions must therefore be ensured by the lens if possible, so that the manufacture becomes more complex and the space requirement increases.
Dagegen kann gezeigt werden, daß in der zweiten beschriebenen bekannten Vorrichtung der Wirkungsgrad des Lichtleiters sehr gering ist: Der Wirkungsgrad ist eine Funktion der Anzahl der Grenzflächen und lediglich dann, wenn diese Zahl ausreichend groß ist (größer als 100), ist es möglich, eine effektive Extraktion des Lichts von mehr als 45% zu erreichen. Die Möglichkeit der Verwendung einer großen Anzahl von Grenzflächen ist jedoch durch die bei den Lichtleitern verfügbaren physikalischen Abmessungen begrenzt, die klein sind, wenn der Raumbedarf der Vorrichtung klein gehalten werden soll. Die kleinen Abmessungen der fertigen Vorrichtung werden deshalb auf Kosten des optischen Wirkungsgrads erreicht, wodurch es erforderlich wird, Hochleistungslampen und/oder eine große Anzahl von Lampen zu verwenden, was wiederum einen großen Leistungsverbrauch bedeutet. Außerdem ist bei diesem Typ der Vorrichtung die Gleichförmigkeit der Beleuchtung umgekehrt proportional zur Anzahl der Grenzflächen. Zum Erreichen einer guten Gleichförmigkeit müssen deswegen die Leiter ineffizient sein oder alternativ müssen die Reflexions-/Brechungscharakteristiken jeder Grenzfläche der Leiter modifiziert werden. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß bei jeder aufeinanderfolgenden Grenzfläche andere Abmessungen vorhanden sind, oder daß der Brechungsindex des Klebstoffs zwischen ihnen modifiziert wird; jedes Verfahren führt jedoch zu Komplikationen im Herstellungsprozeß und das entsprechende Problem wird nicht immer zufriedenstellend gelöst. EP-A-0 364 228 beseitigt die beschriebenen Nachteile ebenfalls nicht.On the other hand, it can be shown that in the second known device described, the efficiency of the light guide is very low: the efficiency is a function of the number of interfaces and only if this number is sufficiently large (greater than 100) is it possible to achieve an effective extraction of light of more than 45%. The possibility of using a large number of interfaces is, however, limited by the physical dimensions available for the light guides, which are small if the space requirement of the device is to be kept small. The small dimensions of the finished device are therefore achieved at the expense of the optical efficiency, which makes it necessary to use high-power lamps and/or a large number of lamps, which in turn means a high power consumption. Furthermore, in this type of device, the uniformity of the illumination is inversely proportional to the number of interfaces. Therefore, to achieve good uniformity, the conductors must be inefficient or, alternatively, the reflection/refractive characteristics of each interface of the conductors must be modified. This can be done either by having different dimensions at each successive interface or by modifying the refractive index of the adhesive between them; however, each method introduces complications in the manufacturing process and the corresponding problem is not always solved satisfactorily. EP-A-0 364 228 does not eliminate the disadvantages described either.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die die obenbeschriebenen Probleme löst, insbesondere indem sie ermöglicht, eine hohe Gleichförmigkeit der Beleuchtung mit einem gleichfalls hohen Wirkungsgrad zu kombinieren. Es ist außerdem eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die kompakt, zuverlässig und vergleichsweise einfach herzustellen ist.It is an object of the invention to provide a lighting device which solves the problems described above, in particular by making it possible to combine a high uniformity of lighting with a high efficiency. It is also an object of the invention to provide a device which is compact, reliable and relatively easy to manufacture.
Die Erfindung schafft daher eine Beleuchtungsvorrichtung, die als Scheinwerfer oder andere Fahrzeugaußenleuchte verwendet werden kann, wobei ihre Dicke kleiner als ihre anderen Abmessungen ist, wie im Anspruch 1 definiert ist.The invention therefore provides a lighting device which can be used as a headlight or other vehicle exterior light, wherein its thickness is smaller than its other dimensions, as defined in claim 1.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung besitzen darüber hinaus die Oberflächen, die die schrägen Seiten des Reliefs bilden, eine lichtbeugende Optik oder Mikrooptik, die entweder direkt auf diesen Oberflächen gebildet oder auf sie aufgebracht wurde; diese lichtbeugende Mikrooptik kann wahlweise an Stelle eines Teils der Sägezahnreliefs selbst direkt auf einer Oberfläche des zweiten Reflektors, der keine Reliefs aufweist, ausgebildet sein.In a further aspect of the invention, the surfaces forming the oblique sides of the relief further comprise a diffractive optic or micro-optic either formed directly on these surfaces or deposited thereon; this diffractive micro-optic may optionally be used instead of a part of the sawtooth reliefs themselves may be formed directly on a surface of the second reflector which has no reliefs.
Schließlich ist die Linse vorzugsweise mit mehreren brechenden, beugenden oder hybriden brechenden/beugenden Linsen/Mikrolinsen versehen, die den Lichtstrahl empfangen, nachdem er vom zweiten Reflektor modifiziert und abgelenkt wurde, und ihm eine gewünschte endgültige Verteilung geben.Finally, the lens is preferably provided with a plurality of refractive, diffractive or hybrid refractive/diffractive lenses/microlenses, which receive the light beam after it has been modified and deflected by the second reflector and give it a desired final distribution.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung bestimmter nicht einschränkender Ausführungsformen. Diese Beschreibung bezieht sich auf die Figuren der beigefügten Zeichnung, in der:Further objects and advantages of the present invention will become clear from the following description of certain non-limiting embodiments. This description refers to the figures of the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Scheinwerfers oder einer anderen Fahrzeugaußenleuchte ist, die erfindungsgemäß aufgebaut ist;Figure 1 is a schematic sectional view of a headlamp or other exterior vehicle light constructed in accordance with the invention;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 ist;Fig. 2 is a schematic perspective view of the device of Fig. 1;
die Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstab Beispiele verschiedener Einzelheiten der Konstruktion der Vorrichtung aus Fig. 1 zeigen; undFigures 3 and 4 show, on an enlarged scale, examples of various details of the construction of the device of Figure 1; and
die Fig. 5, 6, 7 und 8 verschiedene mögliche alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulichen.Figures 5, 6, 7 and 8 illustrate various possible alternative embodiments of the device according to the invention.
In den Fig. 1 und 2 ist die Zahl 10 ein allgemeines Bezugszeichen für eine Beleuchtungsvorrichtung, in diesem Fall ein Scheinwerfer oder eine andere Fahrzeugaußenleuchte, die im wesentlichen ein Gehäuse 2 bekannter Art enthält, das aus Gründen der Einfachheit lediglich schematisch gezeigt ist, z. B. mit der Form eines Parallelepipedons und das eine Lichtquelle 1 und einen Reflektor 3 mit z. B. parabolischem Profil enthält, wobei das Gehäuse 2 an der Außenseite durch einen lichtdurchlässigen Schirm oder eine Linse 6 (Fig. 1) geschlossen ist (z. B. abgedichtet gegen das Eindringen von Flüssigkeiten). Gemäß der Erfindung ist die Dicke S der Vorrichtung 10, die parallel zu einer optischen Achse A gemessen wird, längs der die von der Vorrichtung 10 erzeugten Strahlen 11 gerichtet sind, viel kleiner (z. B. um eine Größenordnung) als die Länge L des Gehäuses 2, wohingegen ihre Breite, d. h. ihre Abmessung senkrecht zur Länge L und zur Dicke S in Abhängigkeit von den Beleuchtungsanforderungen beliebig sein kann. Der Reflektor 3 und die Quelle 1 sind an einem Ende 4 des Gehäuses 2 derart angeordnet, daß der Reflektor 3 die verschiedenen Lichtstrahlen 9, die von der Quelle 1 ausgesendet werden, sammelt und parallel zueinander in eine Ausbreitungsrichtung X, die durch den Pfeil in Fig. 1 angegeben ist und parallel zur Linse 6 und zur Seite der Abmessung L des Gehäuses 2 verläuft, sowie senkrecht zur optischen Achse A und auf einer Seite von dieser lenkt.In Figures 1 and 2, the number 10 is a general reference for a lighting device, in this case a headlight or other vehicle exterior light, which essentially comprises a housing 2 of known type, shown only schematically for reasons of simplicity, e.g. with the shape of a parallelepiped and containing a light source 1 and a reflector 3 with e.g. a parabolic profile, the housing 2 being closed on the outside (e.g. sealed against the ingress of liquids) by a translucent screen or lens 6 (Figure 1). According to the invention, the thickness S of the device 10, measured parallel to an optical axis A along which the rays 11 generated by the device 10 are directed, is much smaller (e.g. by an order of magnitude) than the length L of the housing 2, whereas its width, i.e. its dimension perpendicular to the length L and to the thickness S, can be arbitrary depending on the lighting requirements. The reflector 3 and the source 1 are arranged at one end 4 of the housing 2 in such a way that the reflector 3 collects the different light beams 9 emitted by the source 1 and directs them parallel to each other in a propagation direction X indicated by the arrow in Fig. 1 and parallel to the lens 6 and to the side of dimension L of the housing 2, as well as perpendicular to the optical axis A and on one side thereof.
Das Gehäuse 2 enthält außerdem eine Modifizierungs-/Extraktionskomponente, deren Funktion darin besteht, die durch den Reflektor 3 gerichteten Strahlen 9 zu sammeln und sie mit einer definierten Divergenz und Intensität in bezug auf die optische Achse A durch die Linse 6 abzulenken, um die Strahlen 11 des endgültigen Lichtstrahls, der erhalten werden soll, zu bilden. Gemäß der Erfindung besteht diese Modifizierungs-/Extraktionskomponente aus einem zweiten Reflektor 13, der dem Reflektor 3 zugewandt ist und über die gesamte Länge L des Gehäuses 2 dem Reflektor 3 gegenüberliegt und sich vor der Linse 6 befindet.The housing 2 also contains a modification/extraction component whose function is to collect the rays 9 directed by the reflector 3 and to deflect them with a defined divergence and intensity with respect to the optical axis A through the lens 6 to form the rays 11 of the final light beam to be obtained. According to the invention, this modification/extraction component consists of a second reflector 13 facing the reflector 3 and located opposite the reflector 3 over the entire length L of the housing 2 and in front of the lens 6.
Der Reflektor 13 besitzt eine vollständig reflexionsfähige obere Oberfläche 14, die direkt zur Linse 6 zeigt und schräg zur Richtung X der Ausbreitung der Strahlen 9 angeordnet ist. Der Reflektor 13 ist demzufolge im wesentlichen im Querschnitt keilförmig (wobei der Schnitt in Richtung X erfolgt). Außerdem ist die Oberfläche 14 vollständig oder wenigstens teilweise durch mehrere zueinander benachbarte Reliefs 15 definiert, von denen jedes in der Richtung X der Ausbreitung des durch den Reflektor 3 gerichteten Lichtstrahls ein Sägezahnprofil aufweist (Fig. 3 und 5), wobei jedes Relief 15 (Fig. 3 und 5) daher durch eine schräge Seite 16, die zur Lichtquelle 1 geneigt ist und in einem definierten Winkel zur Ausbreitungsrichtung X liegt, und durch eine gegenüberliegende Seite 18, die etwa senkrecht zur Linse 6 verläuft, definiert ist.The reflector 13 has a fully reflective upper surface 14 which faces directly towards the lens 6 and is arranged obliquely to the direction X of propagation of the rays 9. The reflector 13 is therefore essentially wedge-shaped in cross-section (the cut being made in the direction X). In addition, the surface 14 is completely or at least partially defined by a plurality of adjacent reliefs 15, each of which has a sawtooth profile in the direction X of propagation of the light beam directed by the reflector 3 (Figs. 3 and 5), each relief 15 (Figs. 3 and 5) therefore being defined by an oblique side 16 which is inclined towards the light source 1 and lies at a defined angle to the direction of propagation X, and by an opposite side 18 which is approximately perpendicular to the lens 6.
Beide Seiten 16, 18 sind im vorliegenden Beispiel durch reflektierende Oberflächen definiert. Diese Oberflächen können wie dargestellt eben sein, oder sie können entweder in die Richtung X oder in rechten Winkeln zu dieser Richtung gekrümmt sein, wobei die Krümmung durch eine einfache Gleichung oder bei Bedarf durch eine Reihe von unterschiedlichen Gleichungen (komplexe Oberfläche) beschrieben wird, um die Divergenz der Strahlen 11, die die Vorrichtung 10 in den beiden Richtungen senkrecht zur optischen Achse A verlassen, zu steuern.Both sides 16, 18 are defined in the present example by reflective surfaces. These surfaces may be flat as shown, or they may be curved either in the direction X or at right angles to that direction, the curvature being described by a simple equation or, if necessary, by a series of different equations (complex surface) to control the divergence of the rays 11 leaving the device 10 in the two directions perpendicular to the optical axis A.
Ungeachtet der verwendeten Form sind die Reliefs 15 gemäß der Erfindung so geformt, daß alle jeweiligen Spitzen 20 der Sägezähne in einem durchgehenden gekrümmten Profil mit definierter Form liegen, das in Fig. 3 durch eine mit 21 bezeichnete gestrichelte Linie dargestellt ist. Das Profil 21 ist derart, daß sich die reflektierende Oberfläche 14 insgesamt als eine im allgemeinen konkave Konfiguration ergibt, die aus allen zueinander benachbarten Reliefs 15 gemeinsam aufgebaut ist, wobei in Abhängigkeit davon, wie die endgültigen Strahlen 11 durch die Linse 6 verteilt und abgelenkt werden sollen, dieses Profil 21 eine einzige Gleichung besitzen kann (es kann z. B. parabolisch oder elliptisch sein) oder es kann vorzugsweise ein komplexes Profil sein, das aus mehreren Kurven mit unterschiedlichen Gleichungen aufgebaut ist (z. B. eine Parabel, ein Abschnitt einer Ellipse, ein Abschnitt eines Kreises, ein Abschnitt einer Hyperbel usw.), die ohne Unstetigkeiten bis zu einer definierten Ordnung von Ableitungen, vorzugsweise zur Ableitung zweiter Ordnung zusammengefügt sind.Irrespective of the shape used, the reliefs 15 according to the invention are shaped so that all the respective tips 20 of the saw teeth lie in a continuous curved profile of defined shape, which is shown in Fig. 3 by a dashed line designated 21. The profile 21 is such that the reflecting surface 14 as a whole results in a generally concave configuration, which is constructed jointly by all the adjacent reliefs 15, wherein, depending on how the final rays 11 are reflected by the lens 6 are to be distributed and deflected, this profile 21 can have a single equation (it can be parabolic or elliptical, for example) or it can preferably be a complex profile made up of several curves with different equations (e.g. a parabola, a section of an ellipse, a section of a circle, a section of a hyperbola, etc.) which are joined together without discontinuities up to a defined order of derivatives, preferably to the second order derivative.
Das Profil 21 wird durch Berechnung gewählt, derart, daß der bestmögliche Kompromiß zwischen den folgenden Forderungen gefunden wird:Profile 21 is chosen by calculation in such a way that the best possible compromise is found between the following requirements:
- Erreichen einer anfänglichen Steuerung der Divergenz der Strahlen 11, die die Vorrichtung 10 in einer der beiden Richtungen senkrecht zur optischen Achse A verlassen, die anschließend durch die Linse 6 präzisiert wird;- achieving an initial control of the divergence of the rays 11 leaving the device 10 in one of the two directions perpendicular to the optical axis A, which is subsequently made more precise by the lens 6;
- Glätten der Beleuchtungsverteilung an der Linse 6 am Ausgang der Vorrichtung 10 von der kombinierten Verteilung ("Muster") der Intensität der Strahlen 9, die durch den Reflektor 3 ausgerichtet wurden, und des direkt ausgegebenen Lichts.- smoothing the illumination distribution at the lens 6 at the output of the device 10 from the combined distribution ("pattern") of the intensity of the rays 9 directed by the reflector 3 and the directly emitted light.
Ungeachtet der verwendeten Lösung ist die Wahl des möglichen Profils 21 durch die physikalischen Abmessungen der Vorrichtung 10 beschränkt, insbesondere durch die beiden Höhen h1 und h2 (Fig. 3) am Anfang und am Ende der Komponente 13, die zu Beginn der Konstruktiongemäß der endgültigen Dicke 5, die erreicht werden soll, festgelegt werden. Fig. 4 veranschaulicht nicht maßstabsgerecht drei unterschiedliche mögliche Profile 21a, 21b und 21c und zeigt, wie derselbe Strahl 9, der durch den Reflektor 3 gerichtet wurde, bei unterschiedlichen Winkeln durch jedes Profil 21 reflektiert wird, wodurch Ausgangsstrahlen 11a, 11b und 11c erzeugt werden, die unterschiedliche Divergenzen besitzen und an recht verschiedenen Punkten auf die Linse 6 auftreffen.Whatever the solution used, the choice of the possible profile 21 is limited by the physical dimensions of the device 10, in particular by the two heights h1 and h2 (Fig. 3) at the beginning and at the end of the component 13, which are determined at the start of the design according to the final thickness 5 to be achieved. Fig. 4 illustrates, not to scale, three different possible profiles 21a, 21b and 21c and shows how the same beam 9 directed by the reflector 3 is reflected at different angles by each profile 21, producing output beams 11a, 11b and 11c having different divergences and impinging on the lens 6 at quite different points.
Wie in den Fig. 1 bis 3 veranschaulicht wird, besitzen alle Zähne oder Reliefs 15 dasselbe Profil, so daß alle schrägen Seiten 16 dieselbe Neigung aufweisen, oder bei der Variante, die in Fig. 5 veranschaulicht wird, ist die reflektierende Oberfläche 14 des Reflektors, bezeichnet mit 13a, aus Reliefs 15 zusammengesetzt, deren Profile voneinander verschieden sind, so daß die schrägen Seiten 16 unterschiedliche Neigungen besitzen, um die Lichtverteilung zu modifizieren (wie durch die unterschiedlichen Divergenzen der sich ergebenden Ausgangsstrahlen 11 angegeben ist), ohne die Gleichförmigkeit der Beleuchtung der Linse 6 zu verändern.As illustrated in Figures 1 to 3, all the teeth or reliefs 15 have the same profile so that all the oblique faces 16 have the same inclination, or in the variant illustrated in Figure 5, the reflecting surface 14 of the reflector, indicated 13a, is composed of reliefs 15 whose profiles are different from one another so that the oblique faces 16 have different inclinations in order to modify the light distribution (as indicated by the different divergences of the resulting output rays 11) without altering the uniformity of the illumination of the lens 6.
Bei der weiteren möglichen Variante, die in Fig. 6 nicht maßstabsgerecht veranschaulicht ist, können die Reliefs 15, insbesondere die Oberflächen, die die schrägen Seiten 16 definieren, mit lichtbeugenden Optikeinrichtungen oder Mikrooptikeinrichtungen 25a und 25b, die voneinander verschieden (oder untereinander gleich) sind, versehen sein, wobei ihre Funktion in der anfänglichen Verteilung des gewünschten endgültigen Lichtstrahls besteht. Diese Optikeinrichtungen 25a, 25b können direkt auf den Oberflächen 16 als eine Reihe von Mikroreliefs ausgebildet sein, die gemeinsam mit der Komponente 13 hergestellt werden, die vorzugsweise eine Vertiefung in einem synthetischen Kunststoffharz ist oder durch eine bekannte Technik auf entsprechenden durchlässigen Filmen (bekannt und nicht dargestellt) hergestellt wird, die wiederum auf die Oberflächen 16 z. B. durch Aufkleben als eine Beschichtung aufgebracht wird.In the other possible variant, not illustrated to scale in Fig. 6, the reliefs 15, in particular the surfaces defining the inclined sides 16, can be provided with diffractive optics or micro-optics 25a and 25b, different from each other (or equal to each other), their function being the initial distribution of the desired final light beam. These optics 25a, 25b can be formed directly on the surfaces 16 as a series of micro-reliefs made together with the component 13, which is preferably a recess in a synthetic plastic resin or made by a known technique on corresponding transmissive films (known and not shown) which in turn is applied to the surfaces 16, for example by gluing as a coating.
Falls lichtbeugende Mikrooptikeinrichtungen verwendet werden, können diese in einigen Fällen einen Teil der Sägezahnreliefs 15 ersetzen: mit anderen Worten weisen in diesem Fall einige Bereiche der Oberfläche 14 keine Reliefs 15 auf, sondern lediglich eine lichtbeugende Optikeinrichtung. Auf jeden Fall müssen diese Bereiche der Oberfläche 14 trotzdem im Gesamtprofil 21 liegen, das die Form der Oberfläche 14 als Ganzes definiert.If diffractive micro-optical devices are used, they can in some cases replace part of the sawtooth reliefs 15: in other words, in this case, some areas of the surface 14 do not have reliefs 15, but only a diffractive optical device. In any case, these areas of the surface 14 must nevertheless lie in the overall profile 21 which defines the shape of the surface 14 as a whole.
Schließlich ist die Linse 6 mit mehreren brechenden, lichtbeugenden oder brechenden/lichtbeugenden Hybrid-Linsen/-Mikrolinsen 6a (Fig. 1) versehen, die den Lichtstrahl empfangen, nachdem er von der Oberfläche 14 modifiziert und abgelenkt wurde, und ihm die gewünschte endgültige Verteilung geben. Diese Optikeinrichtungen 6a können gleichfalls direkt auf der Linse 6 oder auf Filmen ausgebildet sein, die anschließend z. B. auf der Innenseite der Vorrichtung 10 an die Linse 6 geklebt werden.Finally, the lens 6 is provided with a plurality of refractive, diffractive or hybrid refractive/diffractive lenses/microlenses 6a (Fig. 1) which receive the light beam after it has been modified and deflected by the surface 14 and give it the desired final distribution. These optical devices 6a can also be formed directly on the lens 6 or on films which are subsequently glued to the lens 6, for example on the inside of the device 10.
Die Lichtquelle 1 kann ein beliebiger Typ sein, der monochromatisches, polychromatisches, kohärentes, teilweise kohärentes oder vollkommen inkohärentes Licht aussenden kann; z. B. kann sie ein Glühfaden (Glühlampe), ein Gas, eine Ionenentladung, ein Festkörper-Polymer, eine LED (wahlweise mit geeigneten Sammellinsen) oder eine Halogen- oder Neonlampe sein oder sie kann eine Lichtleitfaser enthalten; wenn es nicht gewünscht ist, die direkten Strahlen zu verwenden, kann die Quelle 1 darüber hinaus in bekannter Weise durch eine eingebaute Abdeckung, die nahe am zweiten Reflektor 13 angeordnet ist, abgedeckt sein.The light source 1 may be of any type capable of emitting monochromatic, polychromatic, coherent, partially coherent or totally incoherent light; for example, it may be a filament (incandescent lamp), a gas, an ion discharge, a solid-state polymer, an LED (optionally with suitable converging lenses) or a halogen or neon lamp, or it may comprise an optical fiber; if it is not desired to use the direct rays, the source 1 may further be covered in a known manner by a built-in cover arranged close to the second reflector 13.
Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Beispiel verwendet eine einzelne Lichtquelle 1, die an einem Ende 4 der Vorrichtung 10 angeordnet ist; auf Grundlage des verfügbaren Raums und der Leistung, die erforderlich ist, um den gewünschten endgültigen Lichtstrahl zu erzeugen, sind jedoch viele weitere Ausführungsformen der Vorrichtung 10 möglich, von denen zwei, die mit 10a und 10b bezeichnet sind, in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht sind, die als Alternative mehrere Lichtquellen verwenden.The example illustrated in Figures 1 and 2 uses a single light source 1 located at one end 4 of the device 10; however, based on the space available and the power required to produce the desired final light beam, many other embodiments of the device 10 are possible, two of which, designated 10a and 10b, are illustrated in Figures 7 and 8, which alternatively use multiple light sources.
Fig. 7 zeigt z. B. eine Vorrichtung 10a mit länglicher Form, die ein Paar gegenüberliegender In-line-Reflektoren 3, von denen jeder mit seiner eigenen Lichtquelle 1 versehen ist, und eine Modifizierungs-/Extraktionseinrichtung enthält, die einen weiteren Reflektor 13b in Form eines Doppelkeils enthält, der zwischen den beiden Reflektoren 3 und in Reihe mit diesen angeordnet ist und durch ein Paar schräger reflektierender oberer Oberflächen 14a und 14b definiert ist, deren Neigungen entgegengesetzt sind und die jeweils einem Reflektor 2 zugewandt sind und jeweils durch mehrere benachbarte Reliefs 15 definiert sind, die von einem gemeinsamen mittleren Spitzenabschnitt 34 weg zu den entsprechenden Reflektoren 3 kleiner werden. Wenn die Beleuchtungsleistung erhöht werden muß, kann diese wie auch die vorherige Variante, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, als ein unbegrenzt wiederholbares Modul längs der Richtung senkrecht zur Seite L dienen, bei dem die Quellen 1 nacheinander auf derselben Seite (oder auf den beiden gegenüberliegenden Seiten) angeordnet sind.For example, Fig. 7 shows a device 10a of elongated shape comprising a pair of opposed in-line reflectors 3, each provided with its own light source 1, and a modifying/extracting device comprising a further reflector 13b in the form of a double wedge arranged between the two reflectors 3 and in series with them and defined by a pair of oblique reflecting upper surfaces 14a and 14b, the inclinations of which are opposite and each facing a reflector 2 and each defined by a plurality of adjacent reliefs 15 which decrease in size from a common central tip portion 34 towards the corresponding reflectors 3. If the lighting power needs to be increased, this variant, like the previous one, as shown in Figs. 1 and 2, can serve as an infinitely repeatable module along the direction perpendicular to the side L, in which the sources 1 are arranged one after the other on the same side (or on the two opposite sides).
Schließlich kann in der in Fig. 8 gezeigten Variante eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10c mit einer kreisförmigen Symmetrie um die optische Achse A hergestellt werden: Die Vorrichtung 10c umfaßt in diesem Fall einen Reflektor 13c, der durch eine reflektierende obere Oberfläche 14 mit einer allgemein konischen Form definiert ist, die durch mehrere ringförmige Reliefs 15 gebildet ist, wobei jedes von diesen in radialer Richtung ein Sägezahnprofil besitzt, wobei dieser Reflektor 13c so beschaffen ist, daß seine Achse auf der optischen Achse A liegt und im Innern eines geeigneten Gehäuses 2 gemeinsam mit mehreren Reflektoren 3 angeordnet ist, von denen jeder eine eigene Lichtquelle 1 besitzt, die in einem Ring um den Reflektor 13c radial angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung 10c an der Vorderseite durch eine Linse 6 geschlossen ist. Auf diese Weise wird in jeder radialen Richtung, die durch die Achse eines Reflektors 3 definiert ist, im wesentlichen dieselbe funktionelle Konfiguration reproduziert wie diejenige der Vorrichtung 10 der Fig. 1 und 2.Finally, in the variant shown in Fig. 8, a device 10c according to the invention can be made with a circular symmetry about the optical axis A: the device 10c in this case comprises a reflector 13c defined by a reflecting upper surface 14 with a generally conical shape formed by several annular reliefs 15, each of which has a sawtooth profile in the radial direction, this reflector 13c being designed so that its axis lies on the optical axis A and being arranged inside a suitable housing 2 together with several reflectors 3, each of which has its own light source 1 arranged radially in a ring around the reflector 13c, and the device 10c being closed at the front by a lens 6. In this way, in each radial direction defined by the axis of a reflector 3, substantially the same functional configuration is reproduced as that of the device 10 of Figs. 1 and 2.
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