WO2006045545A1 - Linse und mikrolinsenarray - Google Patents

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WO2006045545A1
WO2006045545A1 PCT/EP2005/011318 EP2005011318W WO2006045545A1 WO 2006045545 A1 WO2006045545 A1 WO 2006045545A1 EP 2005011318 W EP2005011318 W EP 2005011318W WO 2006045545 A1 WO2006045545 A1 WO 2006045545A1
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microlens array
light sources
light source
lens
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Julius Muschaweck
Harald Ries
Andreas Timinger
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Oec Ag
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lens and a microlens array for an array of light sources.
  • Such arrays can also be miniaturized if the light sources are light-emitting diodes or semiconductor lasers.
  • the light sources are light-emitting diodes or semiconductor lasers.
  • the substrates have an area of 7.3 mm x 8.4 mm (BL-1000) and 14.1 mm x 14.1 mm (BL-2000) and 26.7 mm x 31, 8 mm (BL-3000 ) on.
  • These microarrays of light sources by providing a plurality of light-emitting diodes, have a luminous intensity that corresponds to conventional high-power incandescent lamps or high-pressure discharge lamps.
  • These light source arrays are basically provided to incandescent lamps or
  • Microlens arrays which have a plurality of optical elements in the form of light-bundling funnels. Furthermore, there are lens arrays for arrays of large light sources, such. B. incandescent lamps, in which each light source is associated with a lens. These have a convex or planar lens entrance surface and a convex lens exit surface. These lens arrays are for bundling light, which is emitted by an array of light sources, not suitable and not provided for this purpose.
  • a luminaire which has a luminaire housing which surrounds an interior space.
  • a lighting means e.g. in the form of a fluorescent lamp, arranged.
  • a lens plate with a plurality of microlenses is arranged.
  • the microlenses are converging lenses that form a sharp-edged, substantially homogeneous cone of light.
  • Such a lens plate may be formed with microlenses, which on the side facing the bulb side spherical recesses and on the from
  • Bulbs pioneering side have spherical bulges. These microlenses are thus concave-convex.
  • the radius of the concave recesses is greater than the radius of the convexes.
  • a headlamp having a field of individual light emitters and at least one adjustable optical light guide element arranged in front of each individual light emitter for influencing a respective light beam emitted by the associated individual light emitter.
  • the invention has for its object to provide an optical element which is suitable for the bundling of light emitted by a light source, in particular by a microarray of light sources, and with the good bundling is achieved with a small cross-sectional area of the light beam.
  • the optical lens according to the invention is rotationally symmetrical about an optical axis. It has a concave entrance surface and a convex exit surface, wherein the entrance surface and the exit surface are formed aspherical such that a light beam emitted from a light source in the center of the light source at a given entrance angle to the optical axis from the lens to a predetermined exit angle from the optical Axis is deflected.
  • good bundling of the light can be achieved with a small cross-sectional area of the light beam, since only light from the central region of the light source is detected by the angle-faithful imaging.
  • the actual effective radiating surface comprises only the area of the center of the light source.
  • the actual radiating surface is thus substantially smaller than the entire surface of the light source. Since the radiating surface is small, it is possible to concentrate the light beam generated by the lens to a narrow angular range with a small cross-sectional area. Furthermore, it has been found that the structures of the light source can be eliminated with the lens according to the invention, so that the imaged light beam has a uniform light distribution.
  • microlens array according to the invention is intended for an array of light sources arranged in a specific pattern.
  • Light sources form about Lambertstrahler. This has lenses according to the invention, which are arranged in the pattern of the light sources.
  • Bundling or collimating lenses usually have a convex entrance surface and a convex exit surface.
  • a concave entrance surface for condensing the light of an array of light sources is much more advantageous. If the light sources of the array are not arranged in the focal points of the individual lenses, but as close as possible to the lenses, then the concave entrance surface also acts collimating or focusing on the respective light beam bundle. By providing the concave entrance surface, however, significantly more light from individual light sources can be detected compared to a convex or planar entrance surface.
  • a further advantage of providing a concave entrance surface and a convex exit surface is that light from a light source located close to the lens and thus not located at the focal point of the lens is blurred, thereby compensating for the light source's structures and color gradients.
  • the individual lenses are designed such that they only image light from a central region of each light source.
  • a large part of the radiation power is emitted by a plurality of small areas compared to the entire array. If only the light of these bright spots is detected and focused, the entire light-emitting surface is small and, accordingly, the cross-sectional area of the bundled light beam can be kept small. The "dark areas" between the bright points of light are thus left unconsidered.
  • the lenses of the microlens array according to the invention are designed such that a light beam emitted from one of the light sources in the region of the optical axis at a certain angle of incidence with respect to the optical axis is deflected by the respective lens to a predetermined exit angle with respect to the optical axis.
  • the lenses of the microlens array according to the invention are thus not, as conventional lenses, designed to image a particular pixel of the image plane to a pixel of the image plane, but for imaging an incoming light beam of certain direction to an emerging light beam of certain direction. With such a lens, therefore, not pixel is imaged on pixel, but direction on direction. In this way, a targeted bundling of the light of a light source can be achieved, even if it is not arranged at the focal point, but away from this as close as possible to the lens and on the optical axis of the lens.
  • the refractive effect of the lens on the lens entrance surface and on the lens exit surface for a light beam emanating from a point in the region of the center of the light source is distributed approximately in the ratio of eg 30% to 70%. That is, of the total angular deflection experienced by such a beam, about 30% occurs at the entrance surface and the further deflection is about 70% at the exit surface. This has the consequence that the curvatures of the lens entrance surface and the lens exit surface are relatively small, in particular, the changes in curvature at the respective surfaces are very small.
  • the lenses show a very good-natured behavior with respect to extended light sources, ie that also light rays that are not exactly on the optical axis of the light source escape, be deflected almost as much as light rays that emerge exactly at the optical axis of the light source.
  • light of different points of the light source is superimposed in the bundled light beam bundle, whereby structures of color distributions of the light source are compensated.
  • this light-dark rings are avoided.
  • the distribution of the refractive effect can also be carried out in a different ratio. It is expedient that there is approximately a refractive effect of 30% to 50% at the entrance surface.
  • microlens array according to the invention can be produced as a mass-produced article from a plastic (for example PMMA or polycarbonate) by injection molding.
  • a plastic for example PMMA or polycarbonate
  • the microlens array according to the invention is preferably used in an optical module together with an array of light sources, wherein the light sources are arranged as close as possible to the respective lenses.
  • the preferred light sources are light emitting diodes.
  • FIG. 1 shows a microlens array according to the invention in a perspective view from above
  • FIG. 2 shows the microlens array from FIG. 1 in a perspective view from below
  • FIG. 3 shows the contour of an array of light sources in a perspective view from above
  • FIG. 4 shows an optical module with the microlens array according to the invention according to FIGS. 1 and 2 and the array of light sources from FIG. 3 in plan view
  • FIG. 5 shows a perspective view of the optical module from FIG. 4
  • FIG. 6 shows the luminance distribution of the array of light sources in FIG
  • Figure 7 shows the luminance distribution of the array of light sources in an oblique view from the front
  • FIG. 8 shows a cross section through a single lens of the microlens array and a potting lens of the array of light sources
  • FIG. 9 shows a diagram of the irradiance of the module from FIG. 4 in one
  • FIG. 12 shows a table of the coordinates of the entrance surface and the exit surface of a lens according to FIG. 8 of the microlens array
  • FIG. 13 shows a headlamp with the optical module according to the invention in FIG
  • Figure 16 is an elongate headlight with a plurality of optical modules according to the invention schematically in perspective view
  • Figure 17 shows the headlight of Figure 16 in cross section
  • Figure 18 shows the headlight of Figure 16 in longitudinal section
  • Figure 19 shows a headlight with reflector.
  • This microlens array 1 is provided for condensing light of an array of light sources manufactured by Lamina Ceramics Inc. and bearing the type designation BL-12 DO-0136 (FIGS. 3, 6 and 7).
  • This array 2 has 42 blue LEDs. Each six of these light emitting diodes are arranged close to each other lying to form a luminous point 3. There are thus seven luminous dots 3 provided on the array. Six luminous dots 3 are arranged in a hexagonal grid and the remaining seventh luminous dot is placed in the center of the grid. The center distance of adjacent luminous dots 3 is 4.40 mm (FIG. 4).
  • the light emitting diodes are embedded in a luminescent dye matrix for generating white light.
  • Each luminous point 3 is provided with a potting lens 4 integrated on the array.
  • the luminous point 3 forms a light source which roughly represents a Lambert radiator, d. H. that it has the same radiance in all directions.
  • the microlens array 1 has seven lenses 5, which are each assigned to a luminous dot 3 and are arranged in the same grid or pattern as the luminous dots 3 (FIGS. 1, 2).
  • a single lens 5 is shown in cross-section in FIG. 8 together with a potting lens 4.
  • the lens 5 has an entrance surface 6 and an exit surface 7.
  • the lens 5 is rotationally symmetrical about an optical axis 8.
  • the coordinates of intersections of the entrance surface 6 and the exit surface 7 are shown in the tables of FIG.
  • the interpolation points can be marked with a spline
  • Both the entrance surface 6 and the exit surface 7 are aspherical surfaces.
  • a certain entrance angle is imaged to a certain exit angle. That is, a light beam emitted in the area of the optical axis 8 from the light spot 3 at an incident angle measured with respect to the optical axis 8 is refracted by refraction at the entrance surface 6 and the exit surface 7 so as to be one having predetermined exit angle with respect to the optical axis.
  • the assignment of entrance angle and exit angle is unique. Is that the
  • the maximum entrance angle is 85 ° in the present embodiment.
  • the corresponding exit angle is 35 °. This means that with this lens light from an entrance angle of 170 ° is focused on an exit angle range of 70 °.
  • This bundling is close to the thermodynamic limit for the given spot diameter and the lens diameter given by the dot spacing.
  • the entrance surface 6 and the exit surface 7 for a lens according to the invention in which a certain angle of incidence is imaged onto a certain exit angle can be determined by the following method:
  • the luminous intensity distribution is the desired luminous intensity distribution lz (theta z ) at the exit side of the lens.
  • This light intensity distribution Iz it is specified in which angular range the light is to be focused through the lens.
  • a function theta z (theta Q ) is searched for.
  • the two functions of the cumulative luminous flux Phi are created at the entrance side Phi Q or at the exit side Phiz of the lens:
  • Phi Q (theta Q ) JI Q (theta) sin 2 (theta) dtheta
  • Phi z (theta z ) JI 2 ⁇ theta) sin 2 (theta) dtheta o
  • the cumulative luminous flux is also referred to as encircled energy, the cumulative luminous flux indicating the luminous flux over the respective angular range from 0 to theta Q or from 0 to theta z .
  • Phiz thetaci
  • This function is a differential equation which, in conjunction with the law of refraction and arbitrary boundary values, can be determined by a conventional method, e.g. the Runge-Kutta method can be solved. This is also referred to as custom tailoring of optical profiles and is detailed in Nonimaging Optics by Roland Winston, et al. Academic Press (7 February 2005).
  • the resulting surfaces represent the entrance surface and the exit surface of a lens in which certain entrance angles are imaged on certain exit angles.
  • the entire emission angle range of the luminous dots 3 comprises 180 degrees.
  • an angular range of 170 degrees is detected with the lens 5.
  • the concave entrance surface 6 since it encloses a large part of the Vergusslinse 4 and collects the light emerging from the potting lens 4.
  • the luminous point 3 or the Vergusslinse 4 is to be arranged as close to the entrance surface 6, wherein the center of the luminous point 3 is preferably on the optical axis 8 of the lens 5.
  • the concave entrance surface 6 acts collimating and thus contributes to the bundling of the light.
  • the entrance surface 6 and the exit surface 7 of the lens 5 are formed such that the refractive effect on the two surfaces is approximately equal in each case.
  • the entrance surface 6 carries about 30% and the
  • Luminous point 3 exiting light rays, but also for light rays, which emerge away from the optical axis 8.
  • the image of the light rays is thus "good-natured" with regard to the position of the radiation of the light rays at the light point
  • the individual luminous dots 3 have a bluish light in the center and a yellowish light at the edge region Furthermore, the structure formed by the individual luminous lines can be recognized in the luminous dots 3 without the use of the imaging lens superimposed, thus the structure is eliminated and produces a uniform white light.
  • each lens 5 of the microlens array 1 captures only light from the central area of each illuminated spot 3.
  • the dark areas between the illuminated spots 3 of the array of light sources 3 are thus not imaged with the microlens array 1. They are thus cut away with the picture.
  • This has the consequence that the actual effective radiating surface only the surfaces of the individual luminous points 3 and does not encompass the entire area of the array of light sources 2.
  • the actual radiating area is thus substantially smaller than the entire area of the array of light sources. Since the radiating surface is small, it is also possible to concentrate the light beam generated by the microlens array 1 to a narrow angular range with a small cross-sectional area.
  • the area of the central area is typically less than 50% of the area that a maximum of one spot 3 in the array 2 of light sources is available. Here, however, more than 70% is emitted up to 95% of the total radiant power.
  • the exit surface 7 would have to run along the dashed line 9 in FIG. However, a sharp edge is not desirable in most applications, so the exit surface 7 is pulled outwardly, as shown in FIG.
  • Another advantage of this form is that the overlap region of adjacent lenses 5 in the microlens array 1 is greater, which on the one hand increases the stability of the microlens array and, on the other hand, facilitates the production by means of an injection molding process, since the larger wall thicknesses of the microlens array ensure adequate passage is provided for the injected plastic compound. If the edge region of the exit surface 7 were made very steep, this would lead to holes between adjacent lenses in the microlens array, which in turn would cause optical losses.
  • FIGS. 4, 10 and 11 show the legs 10 of the microlens array 1 for arranging the same on the array 2.
  • the legs have two functions, namely for one of the mechanical arrangement of the microlens array 1 on the light source array 2 and on the other they serve as runners in the injection mold for supplying the plastic material.
  • Each leg has a horizontal web 11 which leads from the exit surface 7 of a lens 5 radially outward. At its outer end, the web is angled downward to form a stop 12. This stop 12 serves to abut from the outer edges of the light source array 2.
  • a spacer element 13 is formed on the underside of the webs, which rests on the surface of the light source array 2 and the microlens array 1 with a predetermined distance h over the Surface of the light source array 2 positioned.
  • This is expedient in the light source array 2 described above, which may have a temperature of up to 120 ° C. during operation.
  • the microlens array formed of plastic eg, PMMA or polycarbonate
  • an air gap is necessary so that the heat can be dissipated.
  • the webs 11 have an upwardly slightly tapering trapezoidal cross section, which facilitates the molding on an injection mold.
  • An optical module 15 comprises the microlens array 1 shown above and the light source array (BL-12D0-0136) described above. With such a module 15, at a distance of 500 mm, a radiant power, as shown in FIG. 9 with the solid line 14a, is achieved. The dashed line 14b in Figure 9 shows the radiant power of
  • Light source array 2 without bundling through the microlens array 1. It can be seen on the one hand a significant increase in the light output in the central region, with a certain plateau is formed. At an angle of 30 °, which corresponds to a distance of 290 mm from the center, the light output drops to about 50%. In an angular range of +/- 45 °, approximately 78% of the total light emitted by the light source array 2 is focused.
  • This module thus represents a light source which emits a directed light beam with uniform white light and which has a high efficiency due to the use of light-emitting diodes and the highly efficient focusing by means of the microlens array 1 according to the invention.
  • Light source array used in which in addition to white luminous points and a red Light point is provided.
  • the brightness of the red luminous spot can be adjusted independently of the white luminous points in order to vary the red component of the entire emitted light beam. It has been shown that the red light is distributed uniformly over the entire emitted Lichtstrahlbndel and the original red light spot is no longer recognizable as a point source of light.
  • This module thus forms a light source with uniform light whose red component is freely variable.
  • RGB micro light source arrays each with one or more light emitting diodes in the colors red, green and blue in each light spot.
  • the brightness of the red, green and blue light sources can be set independently of each other. If such an RGB microlight source array is used in a module according to the invention, this module represents a light source whose color can be freely varied by mixing the RGB color components and has a uniform light distribution.
  • microlens array according to the invention can also be used advantageously in combination with a monochrome microlight source array, in particular one which uses as light sources light-emitting diodes which are very bright in relation to the dark background. Even these strong structures are resolved with the microlens array according to the invention, so that they are no longer recognizable in the emitted light beam.
  • Figures 13 and 14 show a headlamp with the module 15 according to the invention comprising a housing 16 which has a planar base 17 from which extends a lateral surface in the form of a rotationally symmetrical parabolic portion. This keeps away from the base 17 a parallel to the base 17 arranged Fresnel lens. Since the light emitted by the module 15 according to the invention is already bundled, it is not necessary that the lateral surface 18 be formed as a reflector, since a large part of the light directly on the
  • Fresnel lens 19 is projected. With the Fresnel lens 19, the angular range of the light beam emitted by this headlight 20 is determined. Thus, by replacing the Fresnel lens 19, the angular range and thus the spot size of this headlight 20 can be adjusted. Furthermore, by changing the Fresnel lens 19, the sharpness of the edge of the spot can be varied.
  • FIG. 14 shows the brightness distribution in such a spot at a distance of one meter from the headlight. This spot has an angular range of +/- 10 ° and contains more than 66% of the light emitted by the light-emitting diode array. A major advantage in the combination of microlens array and Fresnel lens lies in the small extent of the spot with high efficiency.
  • the invention has been explained above with reference to an embodiment with seven luminous points.
  • the invention can also be modified to arrays with a different number of luminous dots and with luminous dots arranged in a different pattern.
  • each lens is to be assigned a lens.
  • the shape of the entrance surface 6 and the exit surface 7 can be modified, in particular if a less strong bundling is desired or if the distance between individual luminous dots is greater, so that more space is available for the individual lenses.
  • the microlens array according to the invention can also be used for light sources other than light-emitting diodes.
  • the principle according to the invention is also transferred to arrays with larger light sources, which are no longer to be designated as microarrays or microlens arrays.
  • FIGS. 16 to 19 An elongate headlamp with a plurality of modules 15 according to the invention is shown in FIGS. 16 to 19.
  • the modules 15 according to the invention are arranged along a direction of translation at regular intervals such that they are aligned with their radiating upper side in a direction transverse to the translation direction T extending beam direction S.
  • a Fresnel lens 21 Parallel to the direction of translation and with some distance to the modules 15, a Fresnel lens 21 is arranged, which is formed in the present embodiment as a cylindrical lens.
  • the Fresnel lens 21 has the same cross-sectional profile as the Fresnel lens 19 shown in FIGS. 13 and 14, the lens 20 having a constant profile in the direction of translation T.
  • the Fresnel lens 21 is arranged parallel to the surface of the modules 15.
  • the Fresnel lens 21 generates a uniform light intensity transversely to the direction of translation T, which is focused in an angular range of +/- 10 ° (FIG. 17).
  • the Fresnel lens 21 no refractive power, and leaves the bundling to an angular range 'of +/- 40 ° of the microlens array unchanged (Fig. 18).
  • Fig. 18 This as a result elliptical light intensity distribution is desired in many cases, for example in the illumination of walls from one side, which is also referred to as wall-washing.
  • One can by an asymmetrical Fresnel lens produce an asymmetrical light distribution transversely to the direction of translation and thus, for example, a more uniform distribution of light on such a wall.
  • This arrangement of a plurality of modules 15 and the Fresnel cylindrical lens 21 can be incorporated into an extruded aluminum profile (not shown) which simultaneously serves as a mechanical support, aesthetically pleasing housing and as a heat sink.
  • a significant advantage of this headlamp is that the lens or the reflector allow to form the light intensity transverse to the translation direction in a similar manner as in the headlight shown in Figures 13 and 14, and thereby either with a minimum cross section of the light beam maximum collimation and to achieve efficiency or by skilful choice of Fresnel lens shape to achieve a wider beam of light with almost any light intensity distribution.
  • the emission characteristic is set to +/- 40 ° along the direction of translation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikrolinsenarray (1) und ein optisches Modul mit einem solchen Mikrolinsenarray. Das Mikrolinsenarray dient zur Bündelung von Licht, das von mehren in dem Lichtquellenarray angeordneten Lichtquellen abgegeben wird. Das erfindungsgemäße Mikrolinsenarray zeichnet sich dadurch aus, dass die einzelnen Linsen (7) rotationssymmetrisch um jeweils eine optische Achse sind und eine konkave Eintrittsfläche und eine konvexe Austrittsfläche aufweisen. Hierdurch lässt sich das Licht des Lichtquellenarrays sehr effizient bündeln.

Description

Linse und Mikrolinsenarrav
Die Erfindung betrifft eine Linse und ein Mikrolinsenarray für ein Array von Lichtquellen.
Es sind unterschiedliche Arrays von Lichtquellen bekannt. Solche Arrays können auch miniaturisiert ausgebildet sein, wenn die Lichtquellen Leuchtdioden oder Halbleiterlaser sind. So gibt es von der Firma Lamina Ceramics, Inc. USA drei verschiedene Produktlinien, die die Produktbezeichnungen BL-1000 bzw. BL-2000 bzw. BL-3000 tragen, bei welchen jeweils auf einem Substrat mehrere Leuchtdioden eng nebeneinander liegend angeordnet sind. Die Substrate weisen eine Fläche von 7,3 mm x 8,4 mm (BL-1000) bzw. 14,1 mm x 14,1 mm (BL-2000) bzw. 26,7 mm x 31 ,8mm (BL-3000) auf. Diese Mikroarrays von Lichtquellen besitzen durch das Vorsehen von einer Vielzahl von Leuchtdioden eine Lichtstärke, die herkömmlichen Hochleistungsglühlampen bzw. Hochdruckentladungslampen entspricht.
Diese Lichtquellenarrays sind grundsätzlich vorgesehen, um Glühlampen bzw.
Hochdruckentladungslampen zu ersetzen.
Für viele Anwendungen ist es notwendig, dass das abgestrahlte Licht gebündelt wird.
Hier besitzen derartige Arrays von Lichtquellen jedoch einen Nachteil gegenüber einzelnen Hochleistungslampen, da das Licht über eine wesentlich größer verteilte
Fläche austritt und wegen grundlegender thermodynamischer Gesetze sich bei einer Bündelung von Licht die Querschnittsfläche des Lichtstrahlbündels erhöht, wodurch die ursprünglich bereits schon relativ große Fläche noch weiter vergrößert werden würde.
Es hat sich gezeigt, dass mit einer herkömmlichen Optik für Hochleistungslampen es nicht möglich ist, die gewünschte Bündelung des Lichtes eines Arrays von Lichtquellen mit der gewünschten kleinen Querschnittsfläche zu erzielen.
Es sind Mikrolinsenarrays bekannt, die mehrere optische Elemente in Form von lichtbündelnden Trichtern aufweisen. Weiterhin gibt es Linsenarrays für Arrays von großen Lichtquellen, wie z. B. Glühlampen, bei welchen jeder Lichtquelle eine Linse zugeordnet ist. Diese besitzen eine konvexe oder planare Linseneintrittsfläche und eine konvexe Linsenaustrittsfläche. Diese Linsenarrays sind zum Bündeln von Licht, das von einem Array von Lichtquellen abgegeben wird, nicht geeignet und auch hierfür nicht vorgesehen.
Aus der DE 202 14 182 U1 geht eine Leuchte hervor, die ein Leuchtengehäuse aufweist, das einen Innenraum umgibt. In dem Innenraum ist ein Leuchtmittel, z.B. in Form einer Leuchtstofflampe, angeordnet. Mit Abstand zum Leuchtmittel ist eine Linsenplatte mit einer Vielzahl von Mikrolinsen angeordnet. Die Mikrolinsen sind Sammellinsen, die einen scharfkantigen, im wesentlichen homogenen Lichtkegel bilden. Eine solche Linsenplatte kann mit Mikrolinsen ausgebildet sein, die auf der zum Leuchtmittel weisenden Seite sphärische Ausnehmungen und auf der vom
Leuchtmittel wegweisende Seite sphärische Wölbungen besitzen. Diese Mikrolinsen sind somit konkav-konvex ausgebildet. Vorzugsweise ist der Radius der konkaven Ausnehmungen größer als der Radius der konvexen Wölbungen.
Die DE 100 05 795 A1 bzw. WO 01/59360 A1 beschreibt einen steuerbaren
Scheinwerfer mit einem Feld von Einzellichtemittern und wenigstens ein vor jedem Einzellichtemitter angeordnetes verstellbares optisches Lichtlenkungselement zur Beeinflussung eines jeweiligen von dem zugeordneten Einzellichtemitter ausgesandten Lichtstrahls.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element zu schaffen, das zum Bündeln von Licht, das von einer Lichtquelle, insbesondere von einem Mikroarray von Lichtquellen abgegeben wird, geeignet ist und mit dem eine gute Bündelung bei geringer Querschnittsfläche des Lichtstrahlbündels erzielt wird.
Die Aufgabe wird durch die Schaffung einer Linse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Mikrolinsenarrays mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße optische Linse ist rotationssymmetrisch um eine optische Achse ausgebildet. Sie besitzt eine konkave Eintrittsfläche und eine konvexe Austrittsfläche, wobei die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche derart asphärisch ausgebildet sind, dass ein von einer Lichtquelle im Zentrum der Lichtquelle unter einem bestimmten Eintrittswinkel gegenüber der optischen Achse abgegebener Lichtstrahl von der Linse auf einen vorbestimmten Austrittswinkel gegenüber der optischen Achse umgelenkt wird. Mit der erfindungsgemäßen Linse kann eine gute Bündelung des Lichtes bei geringer Querschnittsfläche des Lichtstrahlbündels erzielt werden, da durch die winkeltreue Abbildung nur Licht aus dem zentralen Bereich der Lichtquelle erfasst wird. Dies hat zur Folge, dass die tatsächliche wirksame Abstrahlfläche lediglich die Fläche des Zentrums der Lichtquelle umfasst. Die tatsächliche Abstrahlfläche ist somit wesentlich kleiner als die gesamte Fläche der Lichtquelle. Da die Abstrahlfläche klein ist, ist es möglich, den durch die Linse erzeugten Lichtstrahlbündel auf einen engen Winkelbereich mit einer kleinen Querschnittsfläche zu bündeln. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Strukturen der Lichtquelle mit der erfindungsgemäßen Linse beseitigt werden können, so dass das abgebildete Lichtstrahlbündel eine gleichmäßige Lichtverteilung besitzt.
Das erfindungsgemäße Mikrolinsenarray ist für ein Array von Lichtquellen vorgesehen, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind. Die einzelnen
Lichtquellen bilden etwa Lambertstrahler. Das weist erfindungsgemäße Linsen auf, die im Muster der Lichtquellen angeordnet sind.
Bündelnde bzw. kollimierende Linsen weisen üblicherweise eine konvexe Eintrittsfläche und eine konvexe Austrittsfläche auf. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch erkannt, dass eine konkave Eintrittsfläche zum Bündeln des Lichtes eines Arrays von Lichtquellen wesentlich vorteilhafter ist. Werden die Lichtquellen des Arrays nicht in den Brennpunkten der einzelnen Linsen, sondern möglichst nahe an die Linsen angeordnet, so wirkt die konkave Eintrittsfläche auch kollimierend bzw. bündelnd auf das jeweilige Lichtstrahlbündel. Durch das Vorsehen der konkaven Eintrittsfläche kann jedoch im Vergleich zu einer konvexen oder planaren Eintrittsfläche wesentlich mehr Licht von einzelnen Lichtquellen erfasst werden.
Ein weiterer Vorteil des Vorsehens einer konkaven Eintrittsfläche und einer konvexen Austrittsfläche ist, dass Licht einer Lichtquelle, die nahe an der Linse angeordnet ist und sich somit nicht im Brennpunkt der Linse befindet verschmiert wird, wodurch Strukturen und Farbverläufe der Lichtquelle ausgeglichen werden. Man erhält somit ein gleichmäßiges Lichtstrahlbündel von weißem Licht. Vorzugsweise sind die einzelnen Linsen derart ausgebildet, dass sie nur Licht aus einem zentralen Bereich einer jeden Lichtquelle abbilden. Bei Lichtquellenarrays wird nämlich ein Großteil der Strahlungsleistung von mehreren im Vergleich zum gesamten Array kleinen Flächen abgegeben. Wird nur das Licht dieser hellen Punkte erfasst und gebündelt, so ist die gesamte lichtabstrahlende Fläche gering und dementsprechend gering kann die Querschnittsfläche des gebündelten Lichtstrahlbündels gehalten werden. Die „dunklen Bereiche" zwischen den hellen Lichtpunkten werden somit unberücksichtigt gelassen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Linsen des erfinderischgemäßen Mikrolinsenarrays derart ausgebildet, dass ein von einer der Lichtquellen im Bereich der optischen Achse unter einem bestimmten Eintrittswinkel gegenüber der optischen Achse abgegebener Lichtstrahl von der jeweiligen Linse auf einen vorbestimmten Austrittswinkel gegenüber der optischen Achse umgelenkt wird.
Die Linsen des erfindungsgemäßen Mikrolinsenarrays sind somit nicht, wie herkömmliche Linsen, zum Abbilden eines bestimmten Bildpunktes der Abbildungsebene auf einen Bildpunkt der Bildebene ausgebildet, sondern zum Abbilden eines eintretenden Lichtstrahles bestimmter Richtung auf einen austretenden Lichtstrahl bestimmter Richtung. Mit einer solchen Linse wird somit nicht Bildpunkt auf Bildpunkt, sondern Richtung auf Richtung abgebildet. Hierdurch kann eine gezielte Bündelung des Lichtes einer Lichtquelle erzielt werden, auch wenn diese nicht am Brennpunkt, sondern entfernt von diesem möglichst nahe an der Linse und auf der optischen Achse der Linse angeordnet ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Brechwirkung der Linse auf die Linseneintrittsfläche und auf die Linsenaustrittsfläche für einen von einem Punkt im Bereich des Zentrums der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl etwa im Verhältnis von z.B. 30% zu 70% verteilt. Das heißt, dass von der gesamten Winkelablenkung, die ein solcher Strahl erfährt, etwa 30% an der Eintrittsfläche und die weitere Ablenkung von etwa 70% an der Austrittsfläche stattfindet. Dies hat zur Folge, dass die Krümmungen der Linseneintrittsfläche und der Linsenaustrittsfläche relativ gering sind, insbesonders sind die Krümmungsänderungen an den jeweiligen Oberflächen sehr klein. Hierdurch zeigen die Linsen ein sehr gutmütiges Verhalten bezüglich ausgedehnter Lichtquellen, d. h., dass auch Lichtstrahlen, die nicht exakt an der optischen Achse von der Lichtquelle austreten, fast genauso stark abgelenkt werden, wie Lichtstrahlen, die exakt an der optischen Achse von der Lichtquelle austreten. Hierdurch wird im gebündelten Lichtstrahlbϋndel Licht unterschiedlicher Punkte der Lichtquelle überlagert, wodurch Strukturen von Farbverteilungen der Lichtquelle ausgeglichen werden. Weiterhin werden hierdurch hell-dunkel-Ringe vermieden. Die Verteilung der Brechwirkung kann auch in einem anderen Verhältnis ausgeführt sein. Es ist zweckmäßig, dass an der Eintrittsfläche etwa eine Brechwirkung von 30% bis 50% vorliegt.
Das erfindungsgemäße Mikrolinsenarray kann als Massenartikel aus einem Kunststoff (bspw. PMMA oder Polycarbonat) im Spritzgießverfahren hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Mikrolinsenarray wird vorzugsweise in einem optischen Modul zusammen mit einem Array von Lichtquellen eingesetzt, wobei die Lichtquellen möglichst nahe an die jeweiligen Linsen angeordnet sind. Die bevorzugten Lichtquellen sind Leuchtdioden.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Mikrolinsenarray in perspektivischer Aussicht von oben,
Figur 2 das Mikrolinsenarray aus Fig.1 in perspektivischer Ansicht von unten, Figur 3 die Kontur eines Arrays von Lichtquellen in einer perspektivischen Ansicht von oben,
Figur 4 ein optisches Modul mit dem erfindungsgemäßen Mikrolinsenarray gemäß Figur 1 und 2 und dem Array von Lichtquellen aus Figur 3 in der Draufsicht,
Figur 5 das optische Modul aus Figur 4 in perspektivischer Ansicht, Figur 6 die Leuchtdichteverteilung des Arrays von Lichtquellen in der
Draufsicht, Figur 7 die Leuchtdichteverteilung des Arrays von Lichtquellen in einer Ansicht von schräg vorne,
Figur 8 einen Querschnitt durch eine einzelne Linse des Mikrolinsenarrays und eine Vergusslinse des Arrays von Lichtquellen, Figur 9 ein Diagramm der Bestrahlungsstärke des Moduls aus Figur 4 in einem
Abstand von 500 mm,
Figur 10 am Mikrolinsenarray angeformte Beinchen in der Seitenansicht, Figur 11 Beinchen aus Figur 10 in der Frontansicht, Figur 12 eine Tabelle der Koordinaten der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche einer Linse gemäß Figur 8 des Mikrolinsenarrays, Figur 13 einen Scheinwerfer mit dem erfindungsgemäßen optischen Modul im
Querschnitt,
Figur 14 der Scheinwerfer aus Figur 12 in perspektivischer Darstellung, Figur 15 die mit diesem Scheinwerfer erzielte Helligkeitsverteilung in einem
Abstand von einem Meter, und Figur 16 einen langgestreckter Scheinwerfer mit mehreren erfindungsgemäßen optischen Modulen schematisch in perspektivischer Ansicht, Figur 17 den Scheinwerfer aus Figur 16 im Querschnitt, Figur 18 den Scheinwerfer aus Figur 16 im Längsschnitt, und Figur 19 einen Scheinwerfer mit Reflektor.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines Mikrolinsenarrays 1 näher erläutert. Dieses Mikrolinsenarray 1 ist zur Bündelung von Licht eines Arrays von Lichtquellen vorgesehen, das von Lamina Ceramics Inc. hergestellt wird und die Typenbezeichnung BL-12 DO-0136 trägt (Figur 3, 6 und 7). Dieses Array 2 weist 42 blaue Leuchtdioden auf. Jeweils sechs dieser Leuchtdioden sind eng nebeneinander liegend zur Ausbildung eines Leuchtpunktes 3 angeordnet. Es sind somit sieben Leuchtpunkte 3 an dem Array vorgesehen. Sechs Leuchtpunkte 3 sind in einem hexagonalen Raster angeordnet und der verbleibende siebte Leuchtpunkt ist mittig in dem Raster platziert. Der Mittenabstand benachbarter Leuchtpunkte 3 beträgt 4,40 mm (Fig. 4). Die Leuchtdioden sind in einer Lumineszenzfarbstoff-Matrix zum Erzeugen von weißem Licht eingebettet. Jeder Leuchtpunkt 3 ist mit einer auf dem Array integrierten Vergusslinse 4 versehen. Der Leuchtpunkt 3 bildet eine Lichtquelle die in etwa einen Lambertstrahler darstellt, d. h. dass sie in allen Richtungen gleiche Strahldichte aufweist.
Das Mikrolinsenarray 1 weist sieben Linsen 5 auf, die jeweils einem Leuchtpunkt 3 zugeordnet sind und im gleichen Raster bzw. Muster wie die Leuchtpunkte 3 angeordnet sind (Figur 1 , 2). Eine einzelne Linse 5 ist zusammen mit einer Vergusslinse 4 im Querschnitt in Figur 8 dargestellt. Die Linse 5 weist eine Eintrittsfläche 6 und eine Austrittsfläche 7 auf. Die Linse 5 ist rotationssymmetrisch um eine optische Achse 8 ausgebildet. Die Koordinaten von Stützpunkten der Eintrittsfläche 6 und der Austrittsfläche 7 sind in den Tabellen aus Figur 12 aufgeführt. Die Stützpunkte können mit einer Spline-
Funktion dritter Ordnung interpoliert werden. Sowohl die Eintrittsfläche 6 als auch die Austrittsfläche 7 sind asphärische Oberflächen.
Mit dieser Linse 5 wird ein bestimmter Eintrittswinkel auf einen bestimmten Austrittswinkel abgebildet. Das heißt, dass ein Lichtstrahl, der im Bereich der optischen Achse 8 aus dem Lichtpunkt 3 unter einem Eintrittswinkel abgestrahlt wird, der gegenüber der optischen Achse 8 gemessen wird, durch Brechung an der Eintrittsfläche 6 und der Austrittsfläche 7 derart umgelenkt wird, dass er einen vorbestimmten Austrittswinkel gegenüber der optischen Achse aufweist. Die Zuordnung von Eintrittswinkel und Austrittswinkel ist eindeutig. Beträgt der
Eintrittswinkel 0°, so ist auch der Austrittswinkel 0°. Der maximale Eintrittswinkel beträgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 85°. Der korrespondierende Austrittswinkel beträgt 35°. Diese bedeutet, dass mit dieser Linse Licht aus einem Eintrittswinkel von 170° auf einen Austrittswinkelbereich von 70° gebündelt wird. Diese Bündelung liegt nahe an der thermodynamischen Grenze für den gegebenen Leuchtpunkt-Durchmesser und den durch den Leuchtpunktabstand vorgegebenen Linsendurchmesser.
Die Eintrittsfläche 6 und die Austrittsfläche 7 für eine erfindungsgemäße Linse bei der ein bestimmter Eintrittswinkel auf einen bestimmten Austrittswinkel abgebildet wird, kann mit folgendem Verfahren ermittelt werden:
Es wird von einer vorgegebenen Lichtstärkeverteilung der Lichtquelle loXthetao) ausgegangen, wobei thetao der Winkel des Lichtstrahls gegenüber der optischen Achse 8 ist. Der Begriff Lichtstärkeverteilung besagt, wie viel Licht in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird. Hierzu wird oftmals synonym der Begriff Fernfeldcharakteristik verwendet.
Die Lichtstärkeverteilung ist die gewünschte Lichtstärkeverteilung lz(thetaz) an der Austrittsseite der Linse. Mit dieser Lichtstärkeverteilung Iz wird vorgegeben, in welchen Winkelbereich das Licht durch die Linse gebündelt werden soll. Zunächst ist eine Funktion thetaz(thetaQ) gesucht. Hierzu erstellt man zunächst die beiden Funktionen des kumulierten Lichtstromes Phi an der Eintrittsseite PhiQ bzw. an der Austrittseite Phiz der Linse:
Phi Q (theta Q ) = J IQ (theta) sin 2 (theta) dtheta
UIeIa1
Phiz (theta z ) = J I2 {theta) sin 2 (theta) dtheta o
Der kumulierte Lichtstrom wird auch als encircled energy bezeichnet, wobei der kumulierte Lichtstrom den Lichtstrom über den jeweiligen Winkelbereich von 0 bis thetaQ bzw. von 0 bis thetaz angibt.
Aus der Funktion von Phi2 wird die Umkehrfunktion thetaz(Phiz) gebildet. In diese Umkehrfunktion wird für Phiz die Funktion Phio(thetaci) eingesetzt, da der kumulierte Lichtstrom auf der Eintrittsseite den kumulierten Lichtstrom auf der Austrittseite entsprechen soll. Dies ist die gesuchte Funktion von thetaz(thetao). Diese Funktion beschreibt, welchem Eintrittswinkel welcher Austrittswinkel zugeordnet ist.
Diese Funktion ist eine Differenzialgleichung, die in Verbindung mit dem Brechungsgesetz und beliebigen Randwerten mit einem herkömmlichen Verfahren, wie z.B. der Runge-Kutta-Methode gelöst werden kann. Dies wird auch als Maßschneidern, bzw. tailering von Optikprofilen bezeichnet und ist ausführlich in Nonimaging Optics von Roland Winston, u.a. Academic Press (7. Februar 2005) erläutert.
Die sich hieraus ergebenden Oberflächen stellen die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche einer Linse dar, bei der bestimmte Eintrittswinkel auf bestimme Austrittwinkel abgebildet werden.
Der gesamte Abstrahlwinkelbereich der Leuchtpunkte 3 umfasst 180 Grad. Hier wird ein Winkelbereich von 170 Grad mit der Linse 5 erfasst. Dies wird durch die konkave Eintrittsfläche 6 möglich, da sie einen großen Teil der Vergusslinse 4 umschließt und das von der Vergusslinse 4 austretende Licht einsammelt. Hierzu ist der Leuchtpunkt 3 bzw. die Vergusslinse 4 möglichst nahe an der Eintrittsfläche 6 anzuordnen, wobei der Mittelpunkt des Leuchtpunktes 3 vorzugsweise auf der optischen Achse 8 der Linse 5 liegt. Bei einer solche Anordnung des Leuchtpunktes 3 bzgl. der Linse 5 wirkt die konkave Eintrittsfläche 6 kollimierend und trägt somit zur Bündelung des Lichtes bei.
Die Eintrittsfläche 6 und die Austrittsfläche 7 der Linse 5 sind derart ausgebildet, dass die Brechwirkung an den beiden Oberflächen jeweils etwa gleich groß ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel trägt die Eintrittsfläche 6 mit ca. 30% und die
Austrittsfläche mit ca. 70% zur Umlenkung der einzelnen Lichtstrahlen bei. Hierdurch wird zum einem die Krümmung der Eintrittsfläche 6 und der Austrittsfläche 7 sowie die Krümmungsänderung der Flächen gering gehalten. Dies hat zur Folge, dass die Umlenkung der Lichtstrahlen von einem vorbestimmten Eintrittswinkel auf einen vorbestimmte Austrittswinkel nicht nur für exakt an der optische Achse am
Leuchtpunkt 3 austretende Lichtstrahlen gilt, sondern auch für Lichtstrahlen, die entfernt von der optischen Achse 8 austreten. Die Abbildung der Lichtstrahlen ist somit „gutmütig" im Hinblick auf die Position der Abstrahlung der Lichtstrahlen am Leuchtpunkt. Hierdurch werden im entfernten Lichtstrahlbündel die von unterschiedlichen Punkten vom Leuchtpunkt 3 abgestrahlten Lichtstrahlbündel überlagert, wodurch zum einen die Strukturen der Leuchtpunkte 3 verschmiert werden und zum anderen Farbverteilungen ausgeglichen werden. Die einzelnen Leuchtpunkte 3 weisen im Zentrum ein bläuliches Licht und am Randbereich ein gelbliches Licht auf. Zudem ist ohne die Verwendung der Abbildungslinse die durch die einzelnen Leuchtrouten ausgebildete Struktur in den Leuchtpunkten 3 erkennbar. Da Lichtstrahlen unterschiedlicher Abstrahlpunkte der erfindungsgemäßen Linse 5 überlagert werden, wird somit die Struktur beseitigt und ein gleichmäßiges weißes Licht erzeugt.
Durch die Abbildung bestimmter Eintrittswinkel auf bestimmte Austrittswinkel, die auch als winkeltreue Abbildung bezeichnet werden kann, wird von jeder Linse 5 des Mikrolinsenarrays 1 nur Licht aus dem zentralen Bereich eines jeden Leuchtpunktes 3 erfasst. Die dunklen Bereiche zwischen den Leuchtpunkten 3 des Arrays von Lichtquellen 3 werden somit nicht mit dem Mikrolinsenarray 1 abgebildet. Sie werden mit der Abbildung somit weggeschnitten. Diese hat zur Folge, dass die tatsächliche wirksame Abstrahlfläche lediglich die Flächen der einzelnen Leuchtpunkte 3 und nicht die gesamt Fläche des Arrays von Lichtquellen 2 umfasst. Die tatsächliche Abstrahlfläche ist somit wesentlich kleiner als die gesamte Fläche des Arrays von Lichtquellen. Da die Abstrahlfläche klein ist, ist es auch möglich, den durch das Mikrolinsenarray 1 erzeugten Lichtstrahlbündel auf einen engen Winkelbereich mit einer kleinen Querschnittsfläche zu bündeln. Da die dunklen Zwischenbereiche zwischen den Leuchtpunkten 3 keine oder nur eine geringe Lichtleistung aufweisen wird fast das gesamte abgestrahlte Licht erfasst . Die Fläche des zentralen Bereiches ist typischerweise kleiner als 50% der Fläche, die maximal ein Leuchtpunkt 3 in dem Array 2 von Lichtquellen zur Verfügung steht. Hier wird jedoch mehr als 70% bis zu 95% der gesamten Strahlungsleistung abgestrahlt.
Wollte man mit der Linse 5 das Lichtstrahlbündel im Winkelbereich von +/- 35° scharf abschneiden, so müsste der Austrittsfläche 7 entlang der gestrichelten Linie 9 in Figur 8 verlaufen. Eine scharfe Kante ist bei den meisten Anwendungen jedoch nicht erwünscht, weshalb die Austrittsfläche 7 nach außen gezogen ist, wie es in Figur 8 gezeigt ist. Ein weiterer Vorteil dieser Form liegt darin, dass der Überlappungsbereich benachbarter Linsen 5 im Mikrolinsenarray 1 größer ist, wodurch zum einen die Stabilität des Mikrolinsenarrays erhöht wird und zum anderen die Herstellung mittels eines Spritzgießverfahrens erleichtert wird, da durch die größeren Wandstärken des Mikrolinsenarrays ein ausreichender Durchgang für die einzuspritzenden Kunststoffmasse vorgesehen wird. Würde der Randbereich der Austrittsfläche 7 sehr steil ausgeführt werden, würde dies zu Löchern zwischen benachbarten Linsen im Mikrolinsenarray führen, was wiederum optische Verluste verursachen würde.
In den Figuren 4, 10 und 11 sind die Beinchen 10 des Mikrolinsenarrays 1 zum Anordnen des selben auf dem Array 2 dargestellt. Die Beinchen besitzen zwei Funktionen, nämlich zum einem der mechanischen Anordnung des Mikrolinsenarrays 1 auf dem Lichtquellenarray 2 und zum anderen dienen sie als Angußkanäle in der Spritzgießform zum Zuführen der Kunststoffmasse. Jedes Beinchen weist einen horizontalen Steg 11 auf, der von der Austrittsfläche 7 einer Linse 5 radial nach außen führt. An seinem äußeren Ende ist der Steg nach unten zur Ausbildung eines Anschlags 12 abgewinkelt. Dieser Anschlag 12 dient zur Anlage von den Aussenkanten des Lichtquellenarrays 2. Zudem ist an der Unterseite des Stege ein Abstandselement 13 ausgebildet, das auf der Oberfläche des Lichtquellenarrays 2 aufliegt und das Mikrolinsenarray 1 mit einem vorbestimmten Abstand h über der Oberfläche des Lichtquellenarrays 2 positioniert. Dies ist bei dem oben beschriebenen Lichtquellenarray 2 zweckmäßig, das im Betrieb eine Temperatur bis zu 120 ° C aufweisen kann. Das aus Kunststoff (z. B. PMMA oder Polycarbonat) ausgebildete Mikrolinsenarray kann derart hohen Temperatur nicht widerstehen und zum anderen ist ein Luftspalt notwendig damit die Wärme abgeführt werden kann.
Die Stege 11 weisen einen sich nach oben etwas verjüngenden trapezförmigen Querschnitt auf, der das Ausformen an einer Spritzgießform erleichtert.
Wie in der Draufsicht in Figur 4 erkennbar ist, sind sechs Beinchen 10 vorgesehen, wobei zwei Paar Beinchen der Figur 4 diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Hierdurch wird ein Verdrehen des Mikrolinsenarrays 1 auf dem Lichtquellenarray 2 verhindert, so dass die einzelnen Linsen 5 exakt über den Leuchtpunkt 3 zentrisch ausgerichtet sind.
Ein erfindungsgemäßes optisches Modul 15 umfasst das oben dargestellte Mikrolinsenarray 1 und das oben beschriebene Lichtquellenarray (BL-12D0-0136). Mit einem solchem Modul 15 wird in einer Entfernung von 500 mm eine Strahlungsleistung, wie sie in Figur 9 mit der durchgezogenen Linie 14a dargestellt ist, erzielt. Die gestrichelte Linie 14b in Figur 9 zeigt die Strahlungsleistung des
Lichtquellenarray 2 ohne Bündelung durch das Mikrolinsenarray 1. Man erkennt zum einen eine deutliche Zunahme der Lichtleistung im mittigen Bereich, wobei ein gewisses Plateau ausgebildet ist. Bei einem Winkel von 30°, der einem Abstand von 290 mm von der Mitte entspricht, fällt die Lichtleistung auf ca. 50% ab. In einem Winkelbereich von +/- 45° werden ca. 78% des gesamten von dem Lichtquellenarray 2 abgestrahlten Lichtes gebündelt.
Dieses Modul stellt somit eine Lichtquelle dar, die einen gerichteten Lichtstrahlbündel mit gleichmäßigen weißen Licht ausstrahlt und die aufgrund der Verwendung von Leuchtdioden und der hoch effizienten Bündelung mittels des erfindungsgemäßen Mikrolinsenarrays 1 einen hohen Wirkungsgrad besitzt.
Prototypen solcher Module haben gezeigt, dass das „Verschmieren" der Strukturen des Lichtquellenarrays 2 durch das erfindungsgemäße Mikrolinsenarray 1 überraschend stark ausgeprägt ist. So wurde in einem solchen Modul ein
Lichtquellenarray eingesetzt, bei dem neben weißen Leuchtpunkten auch ein roter Leuchtpunkt vorgesehen ist. Die Helligkeit des roten Leuchtpunktes kann unabhängig von den weißen Leuchtpunkten eingestellt werden, um den Rotanteil des gesamten abgestrahlten Lichtstrahlbündels zu variieren. Es hat sich gezeigt, dass das rote Licht gleichmäßig auf den gesamten abgestrahlten Lichtstrahlbϋndel verteilt ist und der ursprüngliche rote Leuchtpunkt nicht mehr als punktuelle Lichtquelle erkennbar ist. Dieses Modul bildet somit eine Lichtquelle mit gleichmäßigen Licht, dessen Rotanteil frei variierbar ist.
Weiterhin gibt es RGB-Mikrolichtquellenarrays mit jeweils einer oder mehreren Leuchtdioden in den Farben rot, grün und blau in einem jeden Lichtpunkt. Die
Helligkeit der roten, grünen bzw. blauen Lichtquellen sind unabhängig voneinander einstellbar. Wird ein solches RGB-Mikrolichtquellenarray in einem erfindungsgemäßen Modul eingesetzt, so stellt dieses Modul eine Lichtquelle dar, deren Farbe durch Mischen der RGB-Farbanteile frei variierbar ist und eine gleichmäßige Lichtverteilung besitzt.
Das erfindungsgemäße Mikrolinsenarray kann auch in vorteilhafter Weise in Kombination mit einem einfarbigen Mikrolichtquellenarray verwendet werden, insbesondere einem, das als Lichtquellen Leuchtdioden verwendet, die sehr hell gegenüber dem dunklen Hintergrund sind. Selbst diese starken Strukturen werden mit dem erfindungsgemäßen Mikrolinsenarray aufgelöst, so dass sie in dem abgestrahlten Lichtstrahlbündel nicht mehr erkennbar sind.
Figuren 13 und 14 zeigen einen Scheinwerfer mit dem erfindungsgemäßen Modul 15 der ein Gehäuse 16 aufweist, das eine ebenflächige Basis 17 besitzt, von der sich eine Mantelfläche in Form eines rotationssymmetrischen parabelförmigen Abschnittes erstreckt. Dieser hält entfernt von der Basis 17 eine parallel zur Basis 17 angeordnete Fresnel-Linse. Da das von dem erfindungsgemäßen Modul 15 abgegebene Licht bereits gebündelt ist, ist es nicht notwendig, dass die Mantelfläche 18 als Reflektor ausgebildet ist, da ein Großteil des Lichtes unmittelbar auf die
Fresnel-Linse 19 projiziert wird. Mit der Fresnel-Linse 19 wird der Winkelbereich des von diesem Scheinwerfer 20 abgegebenen Lichtstrahlbündels festgelegt. So kann durch Austausch der Fresnel-Linse 19 der Winkelbereich und damit die Spot-Größe dieses Scheinwerfers 20 eingestellt werden. Weiterhin kann durch Austausch der Fresnel-Linse 19 die Schärfe der Kante des Spots variiert werden. Figur 14 zeigt die Helligkeitsverteilung in einem solchen Spot im Abstand von einem Meter vom Scheinwerfer. Dieser Spot weist einen Winkelbereich von +/- 10° auf und enthält mehr als 66% des vom Leuchtdiodenarray abgegebenen Lichtes. Ein wesentlicher Vorteil in der Kombination aus Mikrolinsenarray und Fresnel-Linse liegt in der kleinen Ausdehnung des Spots bei hoher Effizienz.
Die Erfindung ist oben anhand eines Ausführungsbeispiels mit sieben Leuchtpunkten erläutert worden. Die Erfindung kann selbstverständlich auch auf Arrays mit einer anderen Anzahl von Leuchtpunkten und mit in einem anderen Muster angeordneter Leuchtpunkte abgewandelt werden. Hierbei ist jeweils jedem Leuchtpunkt eine Linse zuzuordnen. Weiterhin kann die Form der Eintrittsfläche 6 und der Austrittsfläche 7 abgeändert werden, insbesondere wenn eine weniger starke Bündelung gewünscht ist oder wenn der Abstand zwischen einzelnen Leuchtpunkten größer ist, so dass für die einzelnen Linsen mehr Platz zur Verfügung steht. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Mikrolinsenarray auch für andere Lichtquellen als Leuchtdioden verwendet werden. So ist es auch möglich, dass das erfindungsgemäße Prinzip auch auf Arrays mit größeren Lichtquellen übertragen wird, die nicht mehr als Mikroarrays bzw. Mikrolinsenarrays zu bezeichnen sind.
Ein langgestreckter Scheinwerfer mit mehreren erfindungsgemäßen Modulen 15 ist in den Figuren 16 bis 19 gezeigt. Hierbei sind entlang einer Translationsrichtung in regelmäßigen Abständen die erfindungsgemäßen Module 15 derart angeordnet, dass sie mit ihrer abstrahlenden Oberseite in eine quer zur Translationsrichtung T verlaufenden Strahlrichtung S ausgerichtet sind. Parallel zur Translationsrichtung und mit etwas Abstand zu den Modulen 15 ist eine Fresnel-Linse 21 angeordnet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zylinderlinse ausgebildet ist. Die Fresnel- Linse 21 hat das gleiche Querschnittsprofil, wie die in Figur 13 und 14 gezeigte Fresnel-Linse 19, wobei die Linse 20 ein in Translationsrichtung T konstantes Profil besitzt. Die Fresnel-Linse 21 ist parallel zur Oberfläche der Module 15 angeordnet.
Die Fresnel-Linse 21 erzeugt quer zur Translationsrichtung T eine gleichmäßige Lichtstärke, die in einem Winkelbereich von +/-10° gebündelt ist (Fig. 17). Längs der Translationsrichtung T besitzt die Fresnel-Linse 21 keine Brechkraft und lässt die Bündelung auf einen Winkelbereich' von +/-40° des Mikrolinsenarrays unverändert (Fig. 18). Diese im Ergebnis elliptische Lichtstärkenverteilung ist in vielen Fällen gewünscht, z.B. bei der Beleuchtung von Wänden von einer Seite aus, was auch als wall-washing bezeichnet wird. Man kann durch eine asymmetrische Fresnel-Linse eine asymmetrische Lichtverteilung quer zur Translationsrichtung erzeugen und damit z.B. eine gleichmäßigere Lichtverteilung auf einer solchen Wand.
Diese Anordnung aus mehreren Modulen 15 und der Fresnel-Zylinderlinse 21 kann man in ein extrudiertes Alu-Profil (nicht dargestellt) einbauen, das gleichzeitig als mechanische Halterung, ästhetisch ansprechendes Gehäuse und als Kühlkörper dient.
Anstatt der Fresnel-Linse könnte man auch einen glatten oder facettierten Reflektor 22 einsetzen, am besten in off-axis-Anordnung (Fig. 19).
Ein wesentlicher Vorteil dieses Scheinwerfers liegt darin, dass die Linse bzw. der Reflektor es erlauben, die Lichtstärke quer zur Translationsrichtung in ähnlicher Weise auszuformen wie bei dem in den Figuren 13 und 14 gezeigten Scheinwerfer, und dabei entweder bei minimalem Querschnitt des Lichtstrahlbündels eine maximale Kollimation und Effizienz zu erreichen oder aber durch geschickte Wahl der Fresnel-Linsenform ein breiteres Lichtstrahlbündel mit nahezu beliebiger Lichtstärkenverteilung zu erzielen. Längs der Translationsrichtung ist die Abstrahlcharakteristik auf +/-40° festgelegt. Das ist für viele Anwendungen ein vorteilhafter Wert, da einerseits Strahlen mit höherem Winkel (nahezu parallel zur Achse) z.B. für die Wandbeleuchtung verloren gehen würden, und andererseits bereits wenige Zentimeter von der Leuchte entfernt sich das Licht vieler LED- Mikrolinsenarrays überlagert, was der Gleichmäßigkeit dient.
Bezugszeichenliste
1 Mikrolinsenarray
2 Array von Lichtquellen
3 Leuchtpunkt
4 Vergusslinse 5Linse 6 Eintrittsfläche
7 Austrittsfläche
8 Optische Achse
9 Gestrichelte Linie
10 Beinchen 11 Steg
12 Anschlag
13 Abstandselement 14a durchgezogene Linie 14b gestrichelte Linie 15 Modul
16 Gehäuse
17 Basis
18 Mantelfläche
19 Fresnel-Linse 20 Scheinwerfer
21 Fresnel-Linse
22 Reflektor

Claims

Patentansprüche
1. Optische Linse, insbesondere für ein Mikrolinsenarray, die rotationssymmetrisch um eine optische Achse (8) ausgebildet ist und eine konkave Eintrittsfläche (6) und eine konvexe Austrittsfläche (7) aufweist, wobei die Eintrittsfläche (6) und die Austrittsfläche (7) derart asphärisch ausgebildet sind, dass ein von einer Lichtquelle (3) unter einem bestimmten Eintrittswinkel gegenüber der optischen Achse (8) abgegebener Lichtstrahl von der Linse (5) auf einen vorbestimmten Austrittswinkel gegenüber der optischen Achse (8) umgelenkt wird.
2. Mikrolinsenarray für ein Array von Lichtquellen, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind, wobei die einzelnen Lichtquellen (3) etwa Lambertstrahler sind, und das Mikrolinsenarray (1) mehrere Linsen (5) gemäß Anspruch 1 aufweist, die im Muster der Lichtquellen (3) angeordnet sind.
3. Mikrolinsenarray nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Linsen (5) derart ausgebildet sind, dass sie nur Licht aus einem zentralen Bereich einer jeden Lichtquelle (3) abbilden.
4. Mikrolinsenarray nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich einer jeden Lichtquelle (3) der Bereich ist, in dem die Lichtquelle (3) zwischen 70% und 95% ihrer gesamten Strahlungsleistung abgibt.
5. Mikrolinsenarray nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des zentralen Bereichs kleiner als 50% der Fläche ist, die maximal einer der Lichtquellen (3) auf dem Array (2) von Lichtquellen zur Verfügung steht.
6. Mikrolinsenarray nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Linsen (5) derart ausgebildet sind, dass sie jeweils Licht aus einem weiten Eingangsstrahlungswinkelbereich auf einen engeren Ausgangsstrahlungswinkelbereich bündeln.
7. Mikrolinsenarray nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eintrittswinkel von 0° auf einen Austrittswinkel von 0° und ein maximaler Eintrittswinkel im Bereich von 80° bis 85° auf einen Austrittswinkel im Bereich von 35° bis 40° und dazwischen liegende Eintrittswinkel auf jeweils dazwischen liegende Austrittswinkel abgebildet werden.
8. Mikrolinsenarray nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechwirkung an den Eintrittsflächen (6) und an den Austrittsflächen (7) der Linsen (5) für einen von der Lichtquell im Bereich des Zentrums austretenden Lichtstrahl im etwa gleichen Verhältnis verteilt sind.
9. Mikrolinsenarray nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (6) etwa 30% bis 50% zur Brechwirkung der Linse beiträgt.
10. Mikrolinsenarray nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintritts- und/oder die Austrittsfläche (6, 7) asphärisch ausgebildet sind.
11. Mikrolinsenarray nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrolinsenarray (1 ) aus Kunststoff ausgebildet ist.
12. Mikrolinsenarray nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrolinsenarray (1) im Spritzgießverfahren hergestellt ist.
13. Optisches Modul umfassend ein Array (2) von Lichtquellen und ein Mikrolinsenarray (1 ) für ein Array von Lichtquellen, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind, wobei die einzelnen Lichtquellen (3) etwa Lambertstrahler sind, und das Mikrolinsenarray (1 ) mehrere Linsen (5) aufweist, die im Muster der Lichtquellen (3) angeordnet sind, und die einzelnen Linsen (5) rotationssymmetrisch um jeweils eine optische Achse (8) ausgebildet sind und eine konkave Eintrittsfläche (6) und eine konvexe Austrittsfläche (7) aufweisen.
14. Optisches Modul, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrolinsenarray (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 12 ausgebildet ist.
15. Optisches Modul nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass einer jeden Lichtquelle (3) eine Linse (5) zugeordnet ist und der Abstand zwischen den Lichtquellen (3) und den Eintrittsflächen (6) wesentlich kleiner als die Brennweite der Linsen (5) ist.
16. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Lichtquellen (3) und den Eintrittsflächen (6) kleiner als der Abstand der optischen Achsen (8) zweier benachbarter Linsen (5) ist.
17. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (3) Leuchtdioden aufweisen.
18. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Array (2) von Lichtquellen mehrere weiße Lichtquellen und zumindest eine rote Lichtquelle umfasst, wobei die Helligkeit der roten Lichtquelle unabhängig von den weißen Lichtquellen einstellbar ist.
19. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Array (2) von Lichtquellen zumindest jeweils eine Lichtquelle in den Farben rot, grün und blau umfasst, wobei die Helligkeit der roten, grünen und blauen Lichtquelle(n) unabhängig voneinander einstellbar sind.
20. Scheinwerfer mit einer in einem Gehäuse angeordneten Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, die Lichtquelle ein Modul (15) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19 ist.
21. Scheinwerfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Modul eine Fresnel-Linse (19, 21) oder ein Reflektor (22) angeordnet ist, auf die das vom Modul abgestrahlte Licht projiziert wird.
22. Scheinwerfer nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnel-Linse (19) oder der Reflektor (22) kreisförmig ausgebildet ist.
23. Scheinwerfer nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer mehrere Module (15) umfasst und die Fresnel-Linse (21) bzw. der Reflektor (22) langgestreckt ausgebildet ist und einen in Längsrichtung bzw. Translationsrichtung (T) konstanten Querschnitt aufweist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043192A1 (de) 2007-09-11 2009-03-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdioden-Modul
US8408772B2 (en) 2009-02-13 2013-04-02 Excelitas Technologies LED Solutions, Inc. LED illumination device
CN108351309A (zh) * 2015-11-03 2018-07-31 特吕茨施勒有限及两合公司 用于为纺织准备设备识别杂质的设备的照明单元
CN111916001A (zh) * 2019-05-07 2020-11-10 欧姆龙株式会社 显示切换装置与开关
US12085732B1 (en) 2020-12-17 2024-09-10 Waymo Llc Combined collimation and diffuser lens for flood illuminator

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9412926B2 (en) 2005-06-10 2016-08-09 Cree, Inc. High power solid-state lamp
DE102006028961A1 (de) * 2006-06-23 2007-12-27 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Beleuchtungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Lichtquellen
DE202007008430U1 (de) * 2007-06-15 2008-10-16 Heise, Sebastian Beleuchtungsvorrichtung
DE102007036174A1 (de) * 2007-08-02 2009-02-05 Hella Kgaa Hueck & Co. Scheinwerfer für Fahrzeuge
DE102008005488B4 (de) * 2008-01-22 2016-10-06 Hella Kgaa Hueck & Co. Scheinwerfer für Fahrzeuge
DE102008056403B4 (de) * 2008-11-07 2016-10-06 Hella Kgaa Hueck & Co. Scheinwerfer für Fahrzeuge
DE102008063369B4 (de) * 2008-12-30 2016-12-15 Erco Gmbh Leuchte und Modulsystem für Leuchten
US8632196B2 (en) 2010-03-03 2014-01-21 Cree, Inc. LED lamp incorporating remote phosphor and diffuser with heat dissipation features
US9310030B2 (en) 2010-03-03 2016-04-12 Cree, Inc. Non-uniform diffuser to scatter light into uniform emission pattern
US9024517B2 (en) 2010-03-03 2015-05-05 Cree, Inc. LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration utilizing red emitters
US9500325B2 (en) 2010-03-03 2016-11-22 Cree, Inc. LED lamp incorporating remote phosphor with heat dissipation features
US9057511B2 (en) 2010-03-03 2015-06-16 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
US8931933B2 (en) 2010-03-03 2015-01-13 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
US9625105B2 (en) 2010-03-03 2017-04-18 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
US8882284B2 (en) 2010-03-03 2014-11-11 Cree, Inc. LED lamp or bulb with remote phosphor and diffuser configuration with enhanced scattering properties
US10359151B2 (en) 2010-03-03 2019-07-23 Ideal Industries Lighting Llc Solid state lamp with thermal spreading elements and light directing optics
US8562161B2 (en) 2010-03-03 2013-10-22 Cree, Inc. LED based pedestal-type lighting structure
US9062830B2 (en) 2010-03-03 2015-06-23 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
DE202010003313U1 (de) * 2010-03-09 2011-08-26 Ridi-Leuchten Gmbh Leuchte
DE102010017977A1 (de) * 2010-04-23 2011-10-27 Conti Temic Microelectronic Gmbh Optische Vorrichtung mit optischem Modul und Trägergehäuse
US10451251B2 (en) 2010-08-02 2019-10-22 Ideal Industries Lighting, LLC Solid state lamp with light directing optics and diffuser
US9068701B2 (en) 2012-01-26 2015-06-30 Cree, Inc. Lamp structure with remote LED light source
US9234655B2 (en) 2011-02-07 2016-01-12 Cree, Inc. Lamp with remote LED light source and heat dissipating elements
US11251164B2 (en) 2011-02-16 2022-02-15 Creeled, Inc. Multi-layer conversion material for down conversion in solid state lighting
US9488359B2 (en) 2012-03-26 2016-11-08 Cree, Inc. Passive phase change radiators for LED lamps and fixtures
EP2860553B1 (de) * 2013-10-10 2015-12-30 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zum Erfassen von Objektinformation
DE102014202461A1 (de) 2014-02-11 2015-08-13 Zumtobel Lighting Gmbh Längliche mehrteilige Linsenanordnung sowie Leuchte mit einer solchen Linsenanordnung
US9360188B2 (en) 2014-02-20 2016-06-07 Cree, Inc. Remote phosphor element filled with transparent material and method for forming multisection optical elements
DE202015105858U1 (de) * 2015-11-04 2017-02-07 Zumtobel Lighting Gmbh Leuchtvorrichtung
DE102016217121A1 (de) 2016-09-08 2018-03-08 Osram Gmbh Optik und optisches System
DE102018118684A1 (de) * 2018-08-01 2020-02-06 Ledlenser GmbH & Co. KG Optischer Kollimator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03188685A (ja) * 1989-12-18 1991-08-16 Kusumoto Kasei Kk 発光素子を光源とした灯具
JPH11202103A (ja) * 1998-01-13 1999-07-30 Ricoh Co Ltd マイクロレンズアレイの製造方法
US20020196639A1 (en) * 2001-06-20 2002-12-26 Edgar Weidel Vehicle headlight
US20030112523A1 (en) * 2000-03-17 2003-06-19 Stephen Daniell Lens arrays
WO2004066002A1 (en) * 2003-01-24 2004-08-05 Fraen Corporation S.R.L. Multiple optical assembly for a led lighting device, and red lighting device comprising such an optical assembly

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5644431A (en) * 1990-05-18 1997-07-01 University Of Arkansas, N.A. Directional image transmission sheet and method of making same
EP1056971A1 (de) * 1998-12-17 2000-12-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lichtmachine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03188685A (ja) * 1989-12-18 1991-08-16 Kusumoto Kasei Kk 発光素子を光源とした灯具
JPH11202103A (ja) * 1998-01-13 1999-07-30 Ricoh Co Ltd マイクロレンズアレイの製造方法
US20030112523A1 (en) * 2000-03-17 2003-06-19 Stephen Daniell Lens arrays
US20020196639A1 (en) * 2001-06-20 2002-12-26 Edgar Weidel Vehicle headlight
WO2004066002A1 (en) * 2003-01-24 2004-08-05 Fraen Corporation S.R.L. Multiple optical assembly for a led lighting device, and red lighting device comprising such an optical assembly

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 444 (E - 1132) 12 November 1991 (1991-11-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 12 29 October 1999 (1999-10-29) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043192A1 (de) 2007-09-11 2009-03-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdioden-Modul
US8408772B2 (en) 2009-02-13 2013-04-02 Excelitas Technologies LED Solutions, Inc. LED illumination device
CN108351309A (zh) * 2015-11-03 2018-07-31 特吕茨施勒有限及两合公司 用于为纺织准备设备识别杂质的设备的照明单元
CN111916001A (zh) * 2019-05-07 2020-11-10 欧姆龙株式会社 显示切换装置与开关
US11412596B2 (en) 2019-05-07 2022-08-09 Omron Corporation Display switching device and switch
US12085732B1 (en) 2020-12-17 2024-09-10 Waymo Llc Combined collimation and diffuser lens for flood illuminator

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Publication number Publication date
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DE112005002366A5 (de) 2007-10-31

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