EP2356498A1 - Diffusing plate - Google Patents

Diffusing plate

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Publication number
EP2356498A1
EP2356498A1 EP09749052A EP09749052A EP2356498A1 EP 2356498 A1 EP2356498 A1 EP 2356498A1 EP 09749052 A EP09749052 A EP 09749052A EP 09749052 A EP09749052 A EP 09749052A EP 2356498 A1 EP2356498 A1 EP 2356498A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
facets
lens
facet
center
lenses
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.)
Withdrawn
Application number
EP09749052A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eugen Fritsch
Sascha Piltz
Karen Twesten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2356498A1 publication Critical patent/EP2356498A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0215—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having a regular structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0284—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in reflection

Definitions

  • the invention is based on a lens according to the preamble of claim 1.
  • Such scattering slides are used in particular as a cover glasses for reflectors, which are equipped with a light source.
  • Light sources include incandescent lamps, discharge lamps or LEDs.
  • the object of the present invention is to provide a lens that avoids inhomogeneous light intensity or illuminance as well as possible.
  • Reflector lamps with high-pressure discharge lamps as a light source often have the problem that the Lichtell designated. Illuminance distribution is inhomogeneous in terms of light intensity and light color. The reason for this is found in the non-rotationally symmetrical uniform luminance distribution of the light source, for example by the arc curvature or the deposition of metal halide condensate in the discharge vessel.
  • the lens has a multiplicity of convexly or concavely curved lenses whose lens radius determines the widening of the beam angle of the light intensity distribution curve (LVK).
  • LVK light intensity distribution curve
  • each individual lens generates its own LVK, which, in terms of its basic shape, should correspond to the final shape of the LD.
  • the superimposition of the individual lens LVKs then causes the mixing of the different color values, so that a homogeneous distribution of the color values in the far field of the LDC arises.
  • the lens facets have a uniform hexagonal shape.
  • the uniformity of the lens shape is reflected in the luminous intensity distribution. This still reveals the hexagonal facet shape.
  • the facet shape In order to achieve a rotationally symmetrical-and thus as uniform as possible-luminous intensity distribution, it is known that the facet shape must have a polygonal and non-uniform shape.
  • the hexagonal outer contour of the facets results when the lens centers are arranged evenly distributed on hexagons, whereby the key widths of the hexagons increase by a constant amount, and the number of facets with each hexagon increases by 6.
  • the area of the hexagonal facets is always the same size.
  • the vertices of the hexagons each result in a series of facets that lie on a radially away line from the diffuser center.
  • the patent DE-B4 10343630 also assumes a hexagonal facet structure, which results from the arrangement of the facets in a hexagon, as explained above.
  • the basic approach here is that the "starting points" of the hexagons, which are located on a radial line in the prior art diffusing screen, are twisted according to a specific mathematical rule, for example, the angle of rotation can increase quadratically with increasing distance from the center this twisting of the hexagons superimposes the facets, so that now polygonal facets have emerged from originally hexagonal facets.
  • the vertices of the facets are arranged along a spiral. The superimposition of the boundary surfaces of the initially circular facets leads to the formation of the polygonal facet geometry.
  • the solution of the invention is characterized by a construction manual, with the help of which polygonal, irregular facet shapes of the lenses arise.
  • the irregularity of the facet shapes causes the uniform rotationally symmetric light distribution.
  • the lenses are arranged in a circle around the diffuser center. At least two circles, preferably at least four arrangement circles, are used.
  • the lenses are thus arranged on circles so that immediately adjacent lenses of equal distance would overlap the lens center if they were regular hexagons.
  • the concentric arrangement circles in particular have the same distance from each other. This means that the diameter of all circles increases to the outside by the same amount. In another embodiment, they have different distances.
  • the diffuser preferably has at least 6 and at most 15 arrays.
  • each array there is preferably at least one facet whose center coordinate xp, yp - meaning the vertex of the facet lens with the radius of curvature of the lens, which lens does not necessarily have to be curved, but can also be flat - on a common, radial line with the respective facets of the other arrangement circles lies.
  • center coordinate particularly means the center of gravity of the polygon.
  • the number of facets per array increases with increasing circle diameter. Preferably, it increases by a fixed amount. Regular and based on the concept of hexagonal facets according to the prior art, it increases by 6 facets per circle, with the exception of the transition from the central facet to the first circle. However, a better uniformity is achieved if, in at least one arrangement circle from the second circle, this rule is not adhered to, preferably towards higher values.
  • a concept with eight circular rings where the number of facets increases according to the following specification: 1-6-12-18-25-31-37-43). For best results, provide a procedure in which the number of facets increases by 5 to 8. All lens surfaces, understood as regular hexagons, would overlap. There are no gaps between the facets.
  • the spherical lenses are composed in a preferred embodiment of the intersection of balls.
  • the sphere or lens radius is constant per array. Starting from the lens center, the lens radius per array can increase or decrease, so that at least three different lens radii per lens occur.
  • Another embodiment in addition to the choice of different lens radii) in order to achieve differently sized facet surfaces and thus different polygonal facet shapes results from the axial arrangement of the ball centers. If the ball centers do not lie on a common plane or curve, the same effect results as with the choice of different lens radii.
  • the distances of the centers of all facets of a circle according to a specific rule are given: the easiest way they are gleichabstopathy distributed over the circumference. Or they are distributed alternately with two predetermined distances, so that every second facet has a constant distance to the next but one facet.
  • the facets are preferably at least quadrilaterals and highest heptagon.
  • the individual polygons are preferably determined by the following rule: on the basis of circles as placeholders of the future polygons, which overlap across the entire area, the corners of the facets are placed in the middle of the intersections of at least three circles.
  • the polygonal, irregular outer contour of the lenses results in a uniform, rotationally symmetric light distribution in the sum of all individual distribution curves.
  • a hexagonal light distribution according to the prior art is thus avoided (see FIG. 1).
  • the calculation rule for the determination of the center coordinates xp and yp is comparatively simple compared with the solutions according to the prior art. Connected with this, the production process of the press ram is easier.
  • the different radii of the lenses can be adapted to the locally deviating beam expansion that the base reflector generates.
  • the shape of the central facet is irrelevant to the present invention, that is, it does not come to be a regular hexagon.
  • the polygons presented here can also be replaced by bodies with curved curves instead of straight connecting lines.
  • the term polygon in this case is to be understood as the sole reference to the number of corners.
  • facet essentially means the two-dimensional view, while the term lens additionally explicitly considers the spatial extent in the case of a curved lens.
  • FIG 1 shows the light distribution according to the invention (Ia) and according to the prior art (Ib);
  • Fig. 2 is a lens according to the prior art
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the radial radiation set
  • Fig. 5 is a schematic diagram of the extension of the facets
  • FIG. 6 shows a high-pressure discharge lamp with a lens according to the invention.
  • FIG. 1a schematically shows the light distribution of a diffusion plate according to the invention. It is almost circular.
  • Figure Ib shows the light distribution of a prior art lens. It reveals radial inhomogeneities, especially in the peripheral areas.
  • FIG. 2 shows a conventional diffusing screen 1, which consists of regular hexagonal facets 2.
  • the hexagonal symmetry of this arrangement remains basically in each Ring 3 obtained from facets and can ultimately be seen in the light distribution thus generated, see Figure Ib.
  • Table 1 An example table (Table 1) for five rings arranged around a central facet (here the central facet is assumed in particular as a regular hexagon) is given below.
  • a radial beam of facets with common coordinate xp is used.
  • the size a is the distance of the circular rings from each other.
  • the coordinates of the facets of this central ray are given below (coordinates refer to the center of gravity).
  • FIG. 3 shows the principle of the initially circular arrangement of lenses, wherein the circle distances a have been selected to be equal in each case here.
  • the center of gravity of the radial radiation set 10 is first defined on facets.
  • the distances of the center points of the circular rings, here a, must be selected at least such that they result in an overlap of all the lenses that fill the entire lens area.
  • the number of lenses per annulus is determined, preferably at least 5 and a maximum of 8 additional lenses per sequence circle should be selected in order to obtain a uniform illumination as possible.
  • the distance rule of the lenses per circle is determined: in particular uniform distance or alternately uniform distance, etc.
  • FIG. 4 shows, taking into account the radial radiation lens set 10 and its left, 11, and right neighbors 12, how the shape of the facets associated with the radial beam set 10 arises.
  • the corners of the polygons are each placed in the center of gravity of overlapping lens surfaces, provided that at least three lenses overlap, ie have a common intersection. This should be at least punctiform.
  • FIG. 5 now shows how this generation rule is extended to further facets that are outside of the radial beam set 10.
  • the described rule leads to the generation of irregular, polygonal facets 20 and even permits the special consideration of local inhomogeneities, which arise due to special features of the light source or the reflector.
  • Figure 6 shows a reflector lamp 25 with a PAR reflector 26 and a lens 1, which was created according to such a rule.
  • An integral lamp 27 is arranged in the reflector.
  • each facet is assigned a center, which can be determined in various ways.
  • the center of gravity is the center of gravity of the facet formed by the facet. ten polygons. It may simply be the vertex of the lens at the radius of curvature of the lens.
  • the design of the lens is chosen so that an ordinary PAR lamp is predetermined with a predetermined light source whose opening define the dimensions of the lens. Then, a relatively small number of circular rings is first selected (usually four to 12, preferably 6 to 12) and set a requirement for the homogeneity of the light emission. If this requirement can not be met with the selected number of circular rings, the number of circular rings is gradually increased.

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Abstract

The invention relates to a diffusing plate having polygonal facets that are arranged on circular rings.

Description

Titel: Streuscheibe Title: Diffuser
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung geht aus von einer Streuscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. derartige Streuschieben werden insbesondere als Deckelgläser für Reflektoren verwendet, die mit einer Lichtquelle bestückt sind. Als Licht- quelle kommen dabei Glühlampen, Entladungslampen oder LED in Frage.The invention is based on a lens according to the preamble of claim 1. Such scattering slides are used in particular as a cover glasses for reflectors, which are equipped with a light source. Light sources include incandescent lamps, discharge lamps or LEDs.
Stand der TechnikState of the art
Aus der DE-A 103 43 630 und der EP-A 961 136 ist eine Streuscheibe bekannt, die auf einer hexagonalen Facettenstruktur basiert.From DE-A 103 43 630 and EP-A 961 136 a diffuser is known, which is based on a hexagonal facet structure.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Streuscheibe bereitzustellen, die inhomogene Lichtstärkeoder Beleuchtungsstärken möglichst gut vermeidet.The object of the present invention is to provide a lens that avoids inhomogeneous light intensity or illuminance as well as possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Reflektorlampen mit Hochdruckentladungslampen als Lichtquelle haben häufig das Problem, dass die Lichtstärkebzw. Beleuchtungsstärkeverteilung inhomogen sind bezüg- lieh der Lichtintensität und Lichtfarbe. Die Ursache hierfür findet sich in der nicht rotationssymmetrisch gleichförmigen Leuchtdichteverteilung der Lichtquelle, beispielsweise durch die Lichtbogenkrümmung oder die Ablagerung von Metallhalogenidkondensat im Entladungsgefäß.Reflector lamps with high-pressure discharge lamps as a light source often have the problem that the Lichtstärkebzw. Illuminance distribution is inhomogeneous in terms of light intensity and light color. The reason for this is found in the non-rotationally symmetrical uniform luminance distribution of the light source, for example by the arc curvature or the deposition of metal halide condensate in the discharge vessel.
Eine übliche Methode, diesen Effekt abzuschwächen, be- steht in der zusätzlich zur Lichtreflexion angewendeten Lichtbrechung mittels einer transparenten Streuscheibe. Hierbei verfügt die Streuscheibe über eine Vielzahl von konvex oder konkav gekrümmten Linsen, deren Linsenradius die Aufweitung des Ausstrahlwinkels der Lichtstärkever- teilungskurve (LVK) bestimmt. In der Regel erzeugt jede einzelne Linse eine eigene LVK, die hinsichtlich ihrer grundlegenden Form der Endform der LVK entsprechen sollte. Die Überlagerung der einzelnen Linsen-LVKs bewirkt dann die Durchmischung der unterschiedlichen Farbwerte, so dass eine homogene Verteilung der Farbwerte im Fernfeld der LVK entsteht.A common method of attenuating this effect is the refraction of light applied in addition to the light reflection by means of a transparent diffuser. In this case, the lens has a multiplicity of convexly or concavely curved lenses whose lens radius determines the widening of the beam angle of the light intensity distribution curve (LVK). As a rule, each individual lens generates its own LVK, which, in terms of its basic shape, should correspond to the final shape of the LD. The superimposition of the individual lens LVKs then causes the mixing of the different color values, so that a homogeneous distribution of the color values in the far field of the LDC arises.
Bislang sind häufig Deckelgläser anzutreffen, deren Linsenfacetten über eine gleichmäßige hexagonale Form verfügen. Die Gleichmäßigkeit der Linsenform spiegelt sich in der Lichtstärkeverteilung wider. Diese lässt die sechseckige Facettenform nach wie vor erkennen.So far lidded glasses are often found, the lens facets have a uniform hexagonal shape. The uniformity of the lens shape is reflected in the luminous intensity distribution. This still reveals the hexagonal facet shape.
Um eine rotationssymmetrische - und damit möglichst gleichförmige - Lichtstärkeverteilung zu erzielen, ist es bekannt, daß die Facettenform eine polygonale und un- gleichförmige Gestalt haben muss.In order to achieve a rotationally symmetrical-and thus as uniform as possible-luminous intensity distribution, it is known that the facet shape must have a polygonal and non-uniform shape.
Stand der Technik ist ein Streuscheibe mit konkav oder konvex gekrümmte Linsen, die eine hexagonale Außenkontur aufweisen, wobei die Scheitelpunkte der Linsen auf einer gemeinsamen Ebene (= flaches Streuscheibe) oder einer gleichförmig gekrümmten Fläche (= gewölbtes Streuscheibe) liegen .The prior art is a lens with concave or convex curved lenses having a hexagonal outer contour, wherein the vertices of the lenses on a common plane (= flat lens) or a uniformly curved surface (= curved diffuser) are.
Die hexagonale Außenkontur der Facetten ergibt sich, wenn die Linsenmittelpunkte gleichmäßig verteilt auf Sechs- ecken angeordnet werden, wobei die Schlüsselweiten der Sechsecke um einen konstanten Betrag zunehmen, und die Anzahl der Facetten mit jedem Sechseck um 6 zunimmt. Der Flächeninhalt der hexagonalen Facetten ist stets gleich groß. Die Eckpunkte der Sechsecke ergeben jeweils eine Reihe von Facetten, die auf einer radial wegführenden Linie vom Streuscheibezentrum liegen.The hexagonal outer contour of the facets results when the lens centers are arranged evenly distributed on hexagons, whereby the key widths of the hexagons increase by a constant amount, and the number of facets with each hexagon increases by 6. The area of the hexagonal facets is always the same size. The vertices of the hexagons each result in a series of facets that lie on a radially away line from the diffuser center.
Bei Verwendung dieses Designs entsteht im optischen Fernfeld eine hexagonale Lichtverteilung gemäß Figur Ib. Dieses Streuscheibedesign wird häufig für Reflektorlampen verwendet.When using this design, a hexagonal light distribution according to FIG. 1b is produced in the far-field optical field. This diffuser design is commonly used for reflector lamps.
Zur Vermeidung der hexagonalen Verteilungscharakteristik sind zurzeit nur zwei relevante Lösungsansätze bekannt.To avoid the hexagonal distribution characteristic, only two relevant approaches are currently known.
Das Patent DE-B4 10343630 geht auch von einer hexagonalen Facettenstruktur aus, die sich aus der Anordnung der Fa- cetten in einem Sechseck ergibt, wie oben erläutert. Prinzipieller Ansatz ist hier, dass die „Startpunkte" der Sechsecke, die sich beim Streuscheibe gemäß Stand der Technik auf einer radialen Linie befinden, nach einer bestimmten mathematischen Vorschrift verdreht werden. Bei- spielsweise kann der Verdrehwinkel quadratisch mit zunehmendem Abstand vom Zentrum ansteigen. Allein durch diese Verdrehung der Sechsecke überlagern sich die Facetten, so dass aus ursprünglich hexagonalen Facetten nun polygonale Facetten entstanden sind. Bei einem weiteren dort beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Scheitelpunkte der Facetten entlang einer Spirale angeordnet. Die Überlagerung der Grenzflächen der zunächst kreisförmigen Facetten führt zur Entstehung der polygonalen Facettengeometrie.The patent DE-B4 10343630 also assumes a hexagonal facet structure, which results from the arrangement of the facets in a hexagon, as explained above. The basic approach here is that the "starting points" of the hexagons, which are located on a radial line in the prior art diffusing screen, are twisted according to a specific mathematical rule, for example, the angle of rotation can increase quadratically with increasing distance from the center this twisting of the hexagons superimposes the facets, so that now polygonal facets have emerged from originally hexagonal facets. In another embodiment described therein, the vertices of the facets are arranged along a spiral. The superimposition of the boundary surfaces of the initially circular facets leads to the formation of the polygonal facet geometry.
Erfindungsgemäß wird nun ein ganz anderer Ansatz für ein Streuscheibe mit polygonaler Facettenform verwendet, mit deren Hilfe eine Lichtstärkeverteilung gemäß Figur Ia entsteht .According to the invention, a completely different approach is now used for a diffuser having a polygonal facet shape, with the aid of which a light intensity distribution according to FIG. 1a is produced.
Der Lösungsansatz der Erfindung ist durch eine Bauanleitung gekennzeichnet, mit deren Hilfe polygonale, unregelmäßige Facettenformen der Linsen entstehen. Die Unregelmäßigkeit der Facettenformen bewirkt die gleichförmige rotationssymmetrische Lichtverteilung .The solution of the invention is characterized by a construction manual, with the help of which polygonal, irregular facet shapes of the lenses arise. The irregularity of the facet shapes causes the uniform rotationally symmetric light distribution.
Die Bauanleitung ist durch folgende Merkmale charakterisiert :The construction manual is characterized by the following features:
Die Linsen sind kreisförmig um das Streuscheibezentrum angeordnet. Es werden mindestens zwei Kreise, bevorzugt mindestens vier Anordnungskreise, verwendet.The lenses are arranged in a circle around the diffuser center. At least two circles, preferably at least four arrangement circles, are used.
Die Linsen sind also auf Kreisen angeordnet, so daß sich unmittelbar benachbarte Linsen gleichen Abstands zum Streuscheibenzentrum überschneiden würden, wenn sie regelmäßige Sechsecke wären.The lenses are thus arranged on circles so that immediately adjacent lenses of equal distance would overlap the lens center if they were regular hexagons.
Die konzentrischen Anordnungskreise haben insbesondere untereinander den gleichen Abstand. Das bedeutet, der Durchmesser aller Kreise nimmt nach außen jeweils um den gleichen Betrag zu. In einer weiteren Ausführungsform haben sie unterschiedliche Abstände. Das Streuscheibe hat bevorzugt mindestens 6 und höchstens 15 Anordnungskreise.The concentric arrangement circles in particular have the same distance from each other. This means that the diameter of all circles increases to the outside by the same amount. In another embodiment, they have different distances. The diffuser preferably has at least 6 and at most 15 arrays.
Auf jedem Anordnungskreis gibt es bevorzugt mindestens eine Facette, deren Mittelpunktskoordinate xp, yp - damit ist der Scheitelpunkt der Facettenlinse mit dem Krümmungsradius der Streuscheibe gemeint, wobei die Streuscheibe nicht unbedingt gekrümmt sein muss, sondern auch eben sein kann- auf einer gemeinsamen, radialen Linie mit den betreffenden Facetten der anderen Anordnungskreise liegt. Beispielsweise hat auf jedem Anordnungskreis mindestens eine Facette die Koordinate yp = 0. Damit ist ein Verdrehen nicht erforderlich. Mit dem Begriff Mittelpunktskoordinate ist insbesondere der Schwerpunkt des Vielecks gemeint.On each array, there is preferably at least one facet whose center coordinate xp, yp - meaning the vertex of the facet lens with the radius of curvature of the lens, which lens does not necessarily have to be curved, but can also be flat - on a common, radial line with the respective facets of the other arrangement circles lies. For example, on each array at least one facet has the coordinate yp = 0. Thus, a twisting is not required. The term center coordinate particularly means the center of gravity of the polygon.
Die Anzahl der Facetten pro Anordnungskreis steigt mit zunehmendem Kreisdurchmesser. Bevorzugt steigt sie um einen festen Betrag. Regulär und basierend auf dem Konzept der sechseckigen Facetten gemäß Stand der Technik steigt sie pro Kreis um je 6 Facetten, mit Ausnahme des Über- gangs von der zentralen Facette zum ersten Kreis. Jedoch wird eine bessere Gleichmäßigkeit erreicht, wenn bei mindestens einem Anordnungskreis ab dem zweiten Kreis diese Regel nicht eingehalten wird, und zwar bevorzugt hin zu höheren Werten. Als Beispiel sei ein Konzept mit acht Kreisringen angesprochen, bei dem die Anzahl der Facetten gemäß folgender Vorgabe zunimmt: 1-6-12-18-25-31-37-43) . Beste Ergebnisse liefert eine Vorgehensweise, bei der die Anzahl der Facetten um 5 bis 8 zunimmt. AlIe Linsenflächen, als reguläre Sechsecke verstanden, würden sich überschneiden. Es verbleiben keine Zwischenräume zwischen den Facetten.The number of facets per array increases with increasing circle diameter. Preferably, it increases by a fixed amount. Regular and based on the concept of hexagonal facets according to the prior art, it increases by 6 facets per circle, with the exception of the transition from the central facet to the first circle. However, a better uniformity is achieved if, in at least one arrangement circle from the second circle, this rule is not adhered to, preferably towards higher values. As an example, consider a concept with eight circular rings, where the number of facets increases according to the following specification: 1-6-12-18-25-31-37-43). For best results, provide a procedure in which the number of facets increases by 5 to 8. All lens surfaces, understood as regular hexagons, would overlap. There are no gaps between the facets.
Die sphärischen Linsen setzen sich in einer bevorzugten Ausführungsform aus der Überschneidung von Kugeln zusammen. Der Kugel- bzw. Linsenradius ist pro Anordnungskreis gleichbleibend. Vom Streuscheibezentrum ausgehend kann der Linsenradius pro Anordnungskreis zu- oder abnehmen, so dass mindestens drei unterschiedliche Linsenradien pro Streuscheibe vorkommen.The spherical lenses are composed in a preferred embodiment of the intersection of balls. The sphere or lens radius is constant per array. Starting from the lens center, the lens radius per array can increase or decrease, so that at least three different lens radii per lens occur.
Lediglich die Scheitelpunkte der Linsen müssen auf einer Ebene (= flaches Streuscheibe) oder auf einer Kurve (= gekrümmtes Streuscheibe) liegen.Only the vertices of the lenses must lie on one level (= flat diffuser) or on a curve (= curved diffuser).
Eine weitere Ausführungsform (neben der Wahl unterschied- licher Linsenradien) , um unterschiedlich große Facettenflächen und damit unterschiedlich polygonale Facettenformen zu erreichen, ergibt sich aus der axialen Anordnung der Kugelmittelpunkte. Liegen die Kugelmittelpunkte nicht auf einer gemeinsamen Ebene oder Kurve, ergibt sich der gleiche Effekt wie bei der Wahl unterschiedlicher Linsenradien .Another embodiment (in addition to the choice of different lens radii) in order to achieve differently sized facet surfaces and thus different polygonal facet shapes results from the axial arrangement of the ball centers. If the ball centers do not lie on a common plane or curve, the same effect results as with the choice of different lens radii.
Bevorzugt sind die Abstände der Mittelpunkte aller Facetten eines Kreises nach einer bestimmten Vorschrift vorgegeben: am einfachsten sind sie gleichabständig über den Kreisumfang verteilt. Oder sie sind alternierend mit zwei vorgegebenen Abständen verteilt, so dass jede zweite Facette einen konstanten Abstand zur übernächsten Facette aufweist . Die Facetten sind bevorzugt mindestens Vierecke und höchsten Siebenecke.Preferably, the distances of the centers of all facets of a circle according to a specific rule are given: the easiest way they are gleichabständig distributed over the circumference. Or they are distributed alternately with two predetermined distances, so that every second facet has a constant distance to the next but one facet. The facets are preferably at least quadrilaterals and highest heptagon.
Die einzelnen Vielecke werden bevorzugt durch folgende Vorschrift ermittelt: ausgehend von Kreisen als Platzhal- ter der zukünftigen Vielecke, die sich flächendeckend ü- berschneiden, werden die Ecken der Facetten in die Mitte der Überschneidungen von mindestens drei Kreisen gesetzt.The individual polygons are preferably determined by the following rule: on the basis of circles as placeholders of the future polygons, which overlap across the entire area, the corners of the facets are placed in the middle of the intersections of at least three circles.
Die polygonale, unregelmäßige Außenkontur der Linsen bewirkt, dass in der Summe aller einzelnen Verteilungskur- ven eine gleichmäßige, rotationssymmetrische Lichtverteilung entsteht. Eine hexagonale Lichtverteilung gemäß Stand der Technik wird damit vermieden (siehe Figur 1) .The polygonal, irregular outer contour of the lenses results in a uniform, rotationally symmetric light distribution in the sum of all individual distribution curves. A hexagonal light distribution according to the prior art is thus avoided (see FIG. 1).
Die Berechnungsvorschrift für die Ermittlung der Mittelpunktskoordinaten xp und yp ist vergleichsweise einfach gegenüber den Lösungen gemäß Stand der Technik. Damit verbunden ist auch der Herstellungsprozess der Pressstempels einfacher.The calculation rule for the determination of the center coordinates xp and yp is comparatively simple compared with the solutions according to the prior art. Connected with this, the production process of the press ram is easier.
Die unterschiedlichen Radien der Linsen können der lokal abweichenden Strahlaufweitung, die der Basisreflektor er- zeugt, angepasst werden.The different radii of the lenses can be adapted to the locally deviating beam expansion that the base reflector generates.
Die Form der zentralen Facette ist für die vorliegende Erfindung unerheblich, das heißt es kommt nicht darauf, dass sie ein reguläres Sechseck bildet. Die hier vorgestellten Polygone können auch durch Körper mit geschwun- genen Kurven anstatt gerader Verbindungslinien ersetzt sein. Der Begriff Polygon ist in diesem Fall als alleinige Bezugnahme auf die Anzahl der Ecken zu verstehen.The shape of the central facet is irrelevant to the present invention, that is, it does not come to be a regular hexagon. The polygons presented here can also be replaced by bodies with curved curves instead of straight connecting lines. The term polygon in this case is to be understood as the sole reference to the number of corners.
Der Begriff Facette meint hier im wesentlichen die zweidimensionale Betrachtungsweise, während der Begriff Linse zusätzlich die räumliche Ausdehnung im Falle einer gekrümmten Streuscheibe explizit in betracht zieht.The term facet here essentially means the two-dimensional view, while the term lens additionally explicitly considers the spatial extent in the case of a curved lens.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:
Fig. 1 die Lichtverteilung gemäß der Erfindung (Ia) und gemäß dem Stand der Technik (Ib);1 shows the light distribution according to the invention (Ia) and according to the prior art (Ib);
Fig. 2 eine Streuscheibe gemäß dem Stand der Technik;Fig. 2 is a lens according to the prior art;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung für den Radialstrahlenset ;FIG. 3 is a schematic diagram of the radial radiation set; FIG.
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung für die Entstehung der Fa- cetten;4 is a schematic representation of the formation of the facets;
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung der Erweiterung der Facetten;Fig. 5 is a schematic diagram of the extension of the facets;
Fig. 6 eine Hochdruckentladungslampe mit erfindungsgemäßer Streuscheibe.6 shows a high-pressure discharge lamp with a lens according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Figur Ia zeigt schematisch die Lichtverteilung einer erfindungsgemäßen Streuscheibe. Sie ist nahezu kreisförmig. Dagegen zeigt Figur Ib die Lichtverteilung einer vorbekannten Streuscheibe. Sie lässt vor allem in den Randbereichen radiale Inhomogenitäten erkennen.FIG. 1a schematically shows the light distribution of a diffusion plate according to the invention. It is almost circular. In contrast, Figure Ib shows the light distribution of a prior art lens. It reveals radial inhomogeneities, especially in the peripheral areas.
Figur 2 zeigt eine übliche Streuscheibe 1, die aus regelmäßigen sechseckigen Facetten 2 besteht. Die hexagonale Symmetrie dieser Anordnung bleibt grundsätzlich in jedem Ring 3 von Facetten erhalten und lässt sich letztlich in der damit erzeugten Lichtverteilung, siehe Figur Ib, erkennen .FIG. 2 shows a conventional diffusing screen 1, which consists of regular hexagonal facets 2. The hexagonal symmetry of this arrangement remains basically in each Ring 3 obtained from facets and can ultimately be seen in the light distribution thus generated, see Figure Ib.
Die bekannten Vorschriften orientieren sich immer an die- sem Grundgerüst, das ggf. geeignet modifiziert wird, siehe DE 103 43 630.The known rules are always based on this backbone, which may be suitably modified, see DE 103 43 630.
Erfindungsgemäß wird jetzt jedoch von einem System von Kreisringen als Ausgangspunkt ausgegangen. Die Anzahl der Kreisringe sollte mindestens vier betragen. Eine prak- tisch Obergrenze liegt bei etwa 15.According to the invention, however, a system of circular rings is now assumed as the starting point. The number of rings should be at least four. A practical upper limit is around 15.
Eine Beispieltabelle (Tab. 1) für fünf Ringe, die um eine zentrale Facette angeordnet sind (hier ist die zentrale Facette insbesondere als ein reguläres Sechseck angenommen) , ist im folgenden angegeben. Dabei ist ein radialer Strahl von Facetten mit gemeinsamen Koordinate xp verwendet. Die Größe a ist der Abstand der Kreisringe voneinander. Nachfolgend sind die Koordinaten der Facetten dieses zentralen Strahls angegeben (Koordinaten-Angabe bezieht sich auf den Schwerpunkt) . An example table (Table 1) for five rings arranged around a central facet (here the central facet is assumed in particular as a regular hexagon) is given below. In this case, a radial beam of facets with common coordinate xp is used. The size a is the distance of the circular rings from each other. The coordinates of the facets of this central ray are given below (coordinates refer to the center of gravity).
Tab . 1Tab. 1
1) Koordinaten derjenigen Facetten, die auf einer gemeinsamen radialen Achse liegen1) Coordinates of those facets that lie on a common radial axis
Figur 3 zeigt das Prinzip der zunächst kreisförmigen Anordnung von Linsen, wobei die Kreisabstände a hier jeweils gleich groß gewählt wurden. Der Radius der einzelnen Kreise ist Rl , R2 usw .. Also gilt hier R5-R4=R4-R3=R3-R2=R2-Rl=a.FIG. 3 shows the principle of the initially circular arrangement of lenses, wherein the circle distances a have been selected to be equal in each case here. The radius of each circle is Rl, R2, etc. So here R5-R4 = R4-R3 = R3-R2 = R2-Rl = a.
Dadurch ist zunächst der Schwerpunkt des Radialstrahlen- sets 10 an Facetten definiert. Die Abstände der Mittelpunkte der Kreisringe, hier a, müssen mindestens so gewählt sein, dass daraus eine Überlappung aller Linsen entsteht, die flächendeckend die ganze Streuscheibe fül- len.As a result, the center of gravity of the radial radiation set 10 is first defined on facets. The distances of the center points of the circular rings, here a, must be selected at least such that they result in an overlap of all the lenses that fill the entire lens area.
Im nächsten Schritt wird die Anzahl der Linsen pro Kreisring festgelegt, wobei bevorzugt mindestens 5 und maximal 8 zusätzliche Linsen pro Folge-Kreis gewählt werden sollten um eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung zu erhal- ten. Dabei wird auch die Abstandsvorschrift der Linsen pro Kreis festgelegt: insbesondere gleichmäßiger Abstand oder alternierend gleichmäßiger Abstand, etc.In the next step, the number of lenses per annulus is determined, preferably at least 5 and a maximum of 8 additional lenses per sequence circle should be selected in order to obtain a uniform illumination as possible. In this case, the distance rule of the lenses per circle is determined: in particular uniform distance or alternately uniform distance, etc.
Aufgrund dieser Vorschrift werden nun die entsprechenden Linsen und ihre Radien eingezeichnet.Based on this rule, the corresponding lenses and their radii are now drawn.
Figur 4 zeigt nun, bei Berücksichtigung des Radialstrah- lensets 10 und seiner linken, 11, und rechten Nachbarn 12, wie die Form der Facetten, die dem Radialstrahlenset 10 zugeordnet sind, entsteht. Die Ecken der Polygone wer- den hier jeweils in den Schwerpunkt von überlappenden Linsenflächen gesetzt, sofern mindestens drei Linsen sich überlappen, also eine gemeinsame Schnittmenge aufweisen. Diese sollte zumindest punktförmig sein.FIG. 4 shows, taking into account the radial radiation lens set 10 and its left, 11, and right neighbors 12, how the shape of the facets associated with the radial beam set 10 arises. Here, the corners of the polygons are each placed in the center of gravity of overlapping lens surfaces, provided that at least three lenses overlap, ie have a common intersection. This should be at least punctiform.
Figur 5 zeigt nun, wie diese Erzeugungsvorschrift auf weitere Facetten, die außerhalb des Radialstrahlensets 10 liegen, erweitert wird. Die geschilderte Vorschrift führt zur Generierung unregelmäßiger, polygonaler Facetten 20 und erlaubt dabei sogar die besondere Berücksichtigung lokaler Inhomogenitäten, die durch Besonderheiten der Lichtquelle oder des Reflektors entstehen.FIG. 5 now shows how this generation rule is extended to further facets that are outside of the radial beam set 10. The described rule leads to the generation of irregular, polygonal facets 20 and even permits the special consideration of local inhomogeneities, which arise due to special features of the light source or the reflector.
Figur 6 zeigt eine Reflektorlampe 25 mit einem PAR- Reflektor 26 und einer Streuscheibe 1, die nach einer derartigen Vorschrift erstellt wurde. Eine Einbaulampe 27 ist im Reflektor angeordnet.Figure 6 shows a reflector lamp 25 with a PAR reflector 26 and a lens 1, which was created according to such a rule. An integral lamp 27 is arranged in the reflector.
Im Sinne der Erfindung ist jeder Facette ein Mittelpunkt zugeordnet, der auf verschiedene Weise bestimmt werden kann. Insbesondere, aber nicht notwendigerweise, ist der Mittelpunkt der Schwerpunkt des von der Facette gebilde- ten Polygons. Er kann auch einfach der Scheitelpunkt der Linse am Krümmungsradius der Streuscheibe sein.For the purposes of the invention, each facet is assigned a center, which can be determined in various ways. In particular, but not necessarily, the center of gravity is the center of gravity of the facet formed by the facet. ten polygons. It may simply be the vertex of the lens at the radius of curvature of the lens.
Im konkreten Fall einer Reflektorlampe wird beispielsweise das Design der Streuscheibe so gewählt, dass eine üb- liehe PAR-Lampe mit vorgegebener Lichtquelle vorgegeben ist, deren Öffnung die Abmessungen der Streuscheibe definieren. Dann wird zunächst eine relativ geringe Anzahl von Kreisringen gewählt (in der Regel vier bis 12, bevorzugt 6 bis 12) und eine Anforderung an die Homogenität der Lichtabstrahlung gesetzt. Kann diese Anforderung mit der gewählten Anzahl an Kreisringe nicht erfüllt werden, wird die Anzahl der Kreisringe schrittweise höher gesetzt . In the specific case of a reflector lamp, for example, the design of the lens is chosen so that an ordinary PAR lamp is predetermined with a predetermined light source whose opening define the dimensions of the lens. Then, a relatively small number of circular rings is first selected (usually four to 12, preferably 6 to 12) and set a requirement for the homogeneity of the light emission. If this requirement can not be met with the selected number of circular rings, the number of circular rings is gradually increased.

Claims

Ansprüche claims
1. Streuscheibe mit einem transparenten Grundkörper, der eine erste Oberfläche besitzt, wobei die erste Oberfläche in Facetten unterteilt ist, und bei der jeder Facette eine Erhebung oder Vertiefung mit ei- ner zweiten, gewölbten Oberfläche zugeordnet sein kann, wobei die Facetten unterschiedliche geometrische Formen aufweisen, bevorzugt Polygone, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten mehreren Kreisringen zugeordnet sind, in dem Sinne, dass ihre Mittel- punkte jeweils darauf liegen.A diffusing panel having a transparent base body having a first surface, wherein the first surface is subdivided into facets, and wherein each facet may be associated with a protrusion or depression having a second curved surface, the facets having different geometric shapes have, preferably polygons, characterized in that the facets are associated with a plurality of circular rings, in the sense that their centers are each on it.
2. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier bis 15 Kreisringe gebildet sind.2. lens according to claim 1, characterized in that four to 15 circular rings are formed.
3. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a zwischen zwei Kreisringen konstant ist, oder sich um nicht mehr als 50% voneinander unterschiedet.3. Diffuser according to claim 1, characterized in that the distance a between two circular rings is constant, or differ by not more than 50% from each other.
4. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Facetten pro Kreisring von einem gegebenen zum nächsten äußeren Kreisring um n zunimmt, wobei bevorzugt 5 ≤ n ≤ 8 ist.4. Diffuser according to claim 1, characterized in that the number of facets per annulus from one given to the next outer annulus increases by n, wherein preferably 5 ≤ n ≤ 8.
5. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand d des Mittelpunkts zweier Facetten auf einem Kreisring konstant ist oder zwei Abstände dl und d2 alternieren. 5. diffuser according to claim 1, characterized in that the distance d of the center of two facets on a circular ring is constant or two distances dl and d2 alternate.
6. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Facetten eine zentrale Facette beinhaltet, von der ausgehend ein Radialstrahl definiert ist, auf dem pro Kreisring ein Mittelpunkt einer Facette liegt. 6. Diffuser according to claim 1, characterized in that the arrangement of the facets includes a central facet, from which a radial beam is defined, on which per center of a center of a facet is located.
7. Streuscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Facetten dadurch gegeben ist, dass folgende Berechnungsvorschrift eingehalten wird: es wird zunächst jeder Facette eine kreisförmige Linse mit Radius r zugeordnet, wobei die Linsen die Streuscheibe flächendeckend überdecken; anschließend werden Polygone daraus abgeleitet, indem Eckpunkte der Polygone an den Stellen vorgesehen werden, an denen mindestens drei Linsen sich überlappen, wobei als Eckpunkt der Mittelpunkt der gemeinsamen Fläche der mindestens drei Linsen gewählt wird. Reflektorlampe mit einer Lichtquelle und einem Reflektor mit einer Öffnung, wobei die Öffnung durch eine Streuscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche abgeschlossen ist. 7. diffuser according to claim 6, characterized in that the arrangement of the facets is given by the fact that the following calculation rule is met is: first, each facet is assigned a circular lens with radius r, wherein the lenses cover the lens cover area; subsequently, polygons are derived therefrom by providing corner points of the polygons at the locations where at least three lenses overlap, the corner point being the center of the common area of the at least three lenses. Reflector lamp with a light source and a reflector with an opening, wherein the opening is completed by a lens according to one of the preceding claims.
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