WO2014005957A1 - Vorrichtung zum bereitstellen elektromagnetischer strahlung mit einer vorgegebenen zielstrahlungsverteilung und verfahren zum herstellen einer linsenanordnung - Google Patents

Vorrichtung zum bereitstellen elektromagnetischer strahlung mit einer vorgegebenen zielstrahlungsverteilung und verfahren zum herstellen einer linsenanordnung Download PDF

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angle
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Stephan MALKMUS
Tobias Schmidt
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Osram Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for providing electromagnetic radiation with a predetermined
  • the device has a
  • Radiation arrangement for generating radiation with a predetermined source radiation distribution and at least one lens. Furthermore, the invention relates to a method for producing a lens arrangement.
  • Devices for providing electromagnetic radiation, in which a radiation source which emits electromagnetic radiation is associated with one or more lenses which form the electromagnetic radiation.
  • the emitted electromagnetic radiation may have a radiation distribution typical of the
  • the lenses can help to change the source radiation distribution and thus to a target radiation distribution
  • the source radiation distribution of light from small incandescent lamps which often have an omnidirectional radiation characteristic, is converted by means of specular surfaces and lenses into a directed target radiation distribution.
  • Luminous flux distributions are characterized, wherein a cumulative luminous flux distribution corresponds to the integral over a radiant intensity distribution.
  • Light-emitting diodes are basically Area light sources and / or surface radiators and often have a lambert 'see radiation characteristic in which the emitted radiation is emitted into a defined by the emitting surface of the light emitting diode half space.
  • FIG. 1 shows a lambertian beam intensity distribution 10 plotted in a solid angle diagram.
  • Beam intensity distribution 10 forms a circle between 90 ° and -90 °, the circle being tangent to the origin of the solid angle diagram.
  • one or more light-emitting diodes be used as the radiation source and that with the device for providing the radiation having the radiation source, a
  • an omnidirectional target radiation distribution can be generated and / or the device an omnidirectional
  • Radiation sources however, have light-emitting diodes. It should be noted that in this context "omnidirectional" means that the radiant intensity distribution in a large
  • Solid angle range for example, in a solid angle range of 150 ° to -150 °, for example, from 130 ° to -130 ° uniformly or at least substantially uniformly. That the radiant intensity distribution is uniform, can
  • Radiant intensity for example between 0.3 and 3.0
  • FIG. 2 shows a uniform radiant intensity distribution 12, for example one which is omnidirectional Radiation intensity distribution can be designated and / or one the well-known quality mark (benchmark) "EnergyStar"
  • Optical fiber solutions for example, a plurality of light-emitting diodes on a support
  • the individual light-emitting diodes are associated with mirrors, which light the LEDs in
  • a plurality of LEDs are attached to three-dimensionally structured surfaces such that the
  • Half-spaces into which the light emitting diodes emit their light are different.
  • phosphors are used in a conversion element by means of
  • the light-emitting diodes are arranged on a carrier and their light is coupled into an optical waveguide, at the end of which a scattering body is arranged, which scatters the light in different spatial directions.
  • Source radiation distribution into a target radiation distribution can be, for example, very sensitive to tolerances and / or complex, for example, it can take up a relatively large amount of installation space or a great deal of effort in the production and / or be less efficient.
  • an apparatus for providing electromagnetic radiation having a predetermined target radiation distribution is provided which is simple, tolerance-insensitive and / or cost-effective is formed and / or allows an efficient conversion of a given source radiation distribution in the predetermined target radiation distribution.
  • a method of manufacturing a lens assembly is provided which is simple, tolerance-insensitive and / or cost-effective is formed and / or allows an efficient conversion of a given source radiation distribution in the predetermined target radiation distribution.
  • an apparatus for providing electromagnetic radiation having a predetermined target radiation distribution is provided.
  • Device has a radiation arrangement for generating deflected electromagnetic radiation with a
  • the lens assembly has a first lens and a second lens.
  • the first lens has a first interface and a second interface.
  • the first interface is concave and the second
  • Interface forms a first recess.
  • the second lens has a third interface and a fourth interface.
  • the third interface is concave and the fourth interface is convex.
  • the concave third interface forms a second recess in which at least a portion of the first lens is disposed.
  • Radiation arrangement is arranged so that at least a portion of the deflected electromagnetic radiation enters the lens assembly via the first interface.
  • the device may serve, for example, on
  • the Radiation arrangement for example, have one or more radiation sources. With more than one
  • the radiation sources can be arranged on one, two or more surfaces. Segmented optics can be dispensed with.
  • the radiation sources may, for example, each have a first side, each having at least one first active region for emitting the deflected
  • the radiation sources can be any radiation sources.
  • the radiation sources can be any radiation sources.
  • Lambertian emitters, LED 's and / or OLED' s exhibit. If the lens arrangement has a matt appearance and / or one or more roughened boundary surfaces, then an external structure of the radiation arrangement with the aid of
  • the device can be designed, for example, as a light bulb retrofit.
  • the lens arrangement can serve, for example, in a simple, cost-effective and / or efficient manner, starting from the predetermined source radiation distribution of the
  • Lens assembly can be easily and / or inexpensively manufactured.
  • the source radiation distribution may be, for example, that of a lambert view radiator.
  • the target radiation distribution can, for example, be uniform, homogeneous and / or
  • the target radiation distribution is uniform may mean, for example, that for all source angles of the electromagnetic radiation within a predetermined solid angle range, the ratio of
  • the target radiation distribution is omnidirectional means, for example, that the
  • Radiant intensity distribution in a large solid angle range is uniform or at least substantially uniform.
  • the first and / or the second lens may, for example, be meniscus lenses.
  • the first lens has, for example, a first side of the first lens and a second side of the first lens remote from the first side of the first lens.
  • the first interface may be formed on the first side of the first lens and the second interface may be formed on the second side of the first lens.
  • the second lens has, for example, a first side of the second lens and a second side of the second lens remote from the first side of the second lens.
  • the first side of the second lens is, for example, facing the first lens
  • the second side of the second lens is, for example, facing away from the first lens
  • the second side of the first lens may face the second lens and the first side of the first lens may be remote from the second lens.
  • the third interface is formed on the first side of the second lens and the fourth interface is formed on the second side of the second lens.
  • the fourth interface may form an outer surface of the lens assembly.
  • the shape of the fourth interface contributes to the appearance of the lens assembly.
  • one, two or more further lenses may be arranged with corresponding further interfaces.
  • the fourth interface may be similar to
  • the lenses may comprise or be formed from glass and / or plastic.
  • one or both lenses may be provided with a support for carrying the
  • Radiation arrangement be thermally coupled.
  • the corresponding lens with a heat sink and / or a socket of the radiation assembly with physical contact be coupled.
  • the corresponding lens can serve as a cooling element for the radiation arrangement.
  • the material of the lens has a high thermal conductivity and / or is formed from glass.
  • At least one of the interfaces may be roughened, whereby the radiation passing therethrough may be scattered.
  • the roughening of the interfaces can contribute to smearing and / or homogenizing a radiation distribution of the radiation.
  • the fourth interface may be roughened. Due to the roughened interface, the lens arrangement can be given a dull appearance.
  • the first lens may be partially or
  • the first recess of the first lens can be used, for example, for partially or completely recording the radiation arrangement and / or one, two or more radiation sources.
  • the radiation sources may, for example, one, two or more light-emitting
  • the first interface serves
  • the fourth interface serves, for example, for decoupling electromagnetic signals to be coupled out of the lens arrangement
  • the electromagnetic radiation to be coupled can also be referred to as electromagnetic radiation to be deflected.
  • the electromagnetic radiation to be coupled out can also be used as an exiting electromagnetic
  • the decoupled or leaked electromagnetic radiation has the predetermined target radiation distribution.
  • the first lens has a first power and the second lens has a second power.
  • the interfaces are, for example, designed so that the two powers are equal.
  • the refractive powers can be evenly distributed over all four interfaces.
  • At least one of the interfaces has at least one step.
  • a surface profile of at least one of the interfaces has the step.
  • the second interface and the third interface each have a step, wherein the two stages can be coordinated.
  • the steps may help to make the lenses relatively thin, which may contribute, for example, to the lens assembly being lightweight and / or requiring little installation space, and / or which may contribute to low manufacturing costs.
  • at least one of the interfaces may be continuous
  • At least one of the two lenses is designed as a Fresnel lens.
  • the Fresnel lens may have one or more steps at one or both of its interfaces.
  • Radiation sources and / or their active areas arranged in the first recess can contribute, for example, in a simple way to the fact that, for example, the entire electromagnetic radiation emitted and / or deflected by the radiation arrangement into the first
  • the radiation arrangement is arranged completely in the first recess.
  • the lens arrangement is designed so that at least a portion of the deflecting and / or entering the lens arrangement
  • electromagnetic radiation is refracted at each of the interfaces.
  • Target radiation distribution is particularly efficient.
  • the interfaces depending on the refractive indices of the lenses are formed so that a first refractive angle of the electromagnetic
  • Refraction angle of the electromagnetic radiation at the second interface a third refraction angle of
  • Electromagnetic radiation at the third interface and / or a fourth angle of refraction of the electromagnetic radiation at the fourth interface are the same size.
  • the first and / or the second radiation source can, for example, be one of the radiation sources explained above
  • the radiation arrangement can in this case
  • Connection can also be referred to as a radiation source array, for example as an LED array, or as a light engine.
  • a method of manufacturing a lens assembly is provided.
  • Target radiation distribution will be source angles of the
  • deflection angles are determined in order to determine the deflection angles
  • Lens arrangement exiting radiation the predetermined
  • Target radiation distribution has.
  • Surface profiles of the interfaces of the lens array are determined depending on the source angles and the corresponding deflection angles.
  • Each of the source angles represents an angle that one or more of the beam paths of the electromagnetic radiation to be deflected by the lens assembly prior to entering the lens assembly with a surface normal on the used radiation arrangement and / or radiation source and / or with an axis of symmetry of the lens assembly
  • Each of the target angles represents an angle that one or more of the beam paths of the
  • the Lens arrangement includes.
  • the radiation distributions indicate, for example, the beam intensity distribution as a function of the solid angle or the cumulative luminous flux as a function of the source angle or target angle.
  • the cumulative luminous flux can be determined on the basis of the beam intensity distribution, for example by integrating the
  • the assignment of the target angle to the source angles is carried out, for example, such that the cumulative luminous flux present at a given source angle equals the cumulative one
  • Luminous flux at the corresponding target angle is.
  • the source angles can each be assigned the target angles at which the cumulated one Luminous flux is the same as the corresponding one
  • the deflection angles can be determined, for example, by subtracting the source angles from the corresponding target angles.
  • the starting points are representative of intersections between one of the ray paths of the radiation and the interfaces.
  • the starting points serve as starting points for the calculation of the surface profiles of the corresponding interfaces. In other words, the starting points to be fulfilled
  • the surface profiles can be determined, for example, using the Snellius ⁇ refraction law.
  • Refraction angle and fourth refraction angle determined.
  • the surface profile of the first interface becomes dependent on the first refraction angles
  • the surface profile of the second interface becomes dependent on the second
  • the interface becomes dependent on the third refraction angles and the surface profile of the fourth interface is determined as a function of the fourth refraction angles.
  • the first refraction angles are angles to which the electromagnetic radiation to be deflected enters the first
  • the second refractive angles are angles at which the electromagnetic radiation entering the first lens is refracted upon exiting the first lens at the second interface
  • the third refractive angles are angles to those in the second lens entering electromagnetic radiation is refracted at the third interface
  • Angle of refraction are angles to those of the second lens emerging electromagnetic radiation at the fourth
  • Interface is broken.
  • the refraction angles can vary along the corresponding interface.
  • the refraction angles can vary along the corresponding interface.
  • the refraction angles are the same size at all interfaces. This allows a simple way to evenly distribute the refractive power to all interfaces.
  • Radiation distribution is for example typical of a surface radiator, such as an LED or OLED.
  • the target radiation distribution in a predetermined angular range may be homogeneous or nearly homogeneous and / or the
  • Target radiation distribution can be omnidirectional or in the
  • At least one of the interfaces performs a Fresnel.
  • the Fresnelization results in a surface profile with one, two or more stages.
  • the Fresnelization can help make the corresponding lens particularly thin, lightweight and / or inexpensive
  • the number, height, positions and / or steepness of the steps or Fresnel flanks can be optimized correspondingly to the target radiation distribution to be achieved.
  • fresnelized lens can be determined so that they are on The steps have no undercut, which can contribute to a simple manufacturing process.
  • fresnelized lens can be used for example in
  • the Fresnelizing can contribute to a particularly uniform radiation distribution.
  • the calculation of the corresponding surface profile can then take place, for example, from the first to the second starting point and then from the second to the third starting point, wherein the step can then be formed at the second starting point.
  • FIG. 1 shows a radiant intensity distribution of a lambert '
  • FIG. 2 shows a uniform radiant intensity distribution
  • Figure 3 shows an embodiment of an apparatus for
  • FIG. 4 shows a beam intensity distribution of the device according to FIG.
  • Figure 5 shows an embodiment of an apparatus for
  • Figure 6 shows a beam intensity distribution of the device according to
  • FIG. 5, Figure 7 shows an embodiment of an apparatus for
  • Figure 8 shows a beam intensity distribution of the device according to
  • FIG. 9 is a flow chart of an embodiment of a
  • FIG. 10 shows a diagram with cumulative luminous flux in FIG.
  • Figure 12 is an exemplary sketch and formulas to the
  • Figure 13 is a diagram with exemplary
  • Figure 14 is a diagram with exemplary
  • Figure 15 shows an embodiment of an apparatus for
  • Figure 16 shows an embodiment of a lens element
  • Figure 17 shows an embodiment of an apparatus for
  • a light emitting device may be a semiconductor light emitting device in various embodiments and / or an organic light as a light emitting diode (LED)
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • the light emitting device may be part of an integrated circuit in various embodiments. Furthermore, a plurality of light be provided emitting components, for example housed in a common housing.
  • Fig.l shows a beam intensity distribution 10 of a
  • Beam intensity distribution 10 may represent a radiation characteristic of the lambert view radiator.
  • the lambert view emitter is formed by a radiation source or has the radiation source, wherein the radiation source
  • the Lambert 'em is spotlight
  • a surface radiator for example, a light-emitting device having at least on one side a flat surface on which the radiation is emitted.
  • the lambert beam radiance distribution 10 is registered in a solid angle diagram, which is located in a
  • Solid angle range from 180 ° to -180 °, ie by 360 °
  • Area radiator is parallel to the axis, which extends from solid angle 0 ° perpendicular to solid angle 180 °.
  • Lambert's radiant intensity distribution 10 is normalized and the radius of the solid angle diagram is representative of the maximum intensity of light with respect to the maximum light intensity.
  • the lambert beam distribution 10 forms a circle in a half-space, which extends in the clockwise direction from 90 ° to -90 °.
  • the half-space is defined and / or delimited by the electromagnetic radiation emitting surface of the surface radiator.
  • the radiant intensity reaches its maximum at solid angle 0 ° and drops down to an edge of the surface radiator. This means that the entire electromagnetic radiation emitted by the lambert 'emitters
  • Radiation is emitted in the half space above the surface radiator, wherein the beam strength along the surface normal on the surface radiator is maximum and towards the edge of the
  • FIG. 2 shows an omnidirectional radiation distribution 12.
  • the omnidirectional radiant intensity distribution 12 is uniform in a large angular range, for example in FIG.
  • omnidirectional beam intensity distribution 10 are generated, wherein the solid angle range clockwise from -145 ° to 145 °, for example, through the base of the incandescent lamp
  • omnidirectional radiation distribution can be understood in this application, for example, a radiation distribution in which the ratio of radiant intensity to average radiant intensity is within a given range of all room angles within a large solid angle range.
  • the solid angle range can, for example, between 155 ° and -155 °, for example between 145 ° and
  • the luminous intensity may satisfy the requirement that the quotient of the respective luminous intensity divided by average luminous intensity in the entire large of all room angles in the large solid angle range
  • Solid angle range in a range is for example between 0.3 and 3.0, for example between 0.5 and 2.0, for example between 0.8 and 1.2.
  • FIG. 3 shows a device 14 for providing
  • Radiation with a predetermined target radiation distribution for example, a uniform and / or omnidirectional target radiation distribution 12.
  • a predetermined target radiation distribution for example, a uniform and / or omnidirectional target radiation distribution 12.
  • the Lambert 'see beam intensity distribution 10 are converted into a uniform beam intensity distribution, the omnidirectional beam intensity distribution 12th at least similar.
  • Beam intensity distribution for example the Lambertian
  • Radiant intensity distribution 10 can be referred to as the source radiation distribution and the omnidirectional
  • Radiation distribution 12 may be referred to as a target radiation distribution.
  • the device 14 has a lens arrangement 15 and a radiation arrangement 16.
  • the radiation assembly 16 generates electromagnetic radiation with the
  • the radiation arrangement 16 has at least one radiation source, for example one, for generating the electromagnetic radiation
  • the radiation source can emit electromagnetic radiation of one wavelength or several wavelengths.
  • the radiation source may be an RGB LED module.
  • the radiation source may be an RGB LED module.
  • several components of the radiation source may be an RGB LED module.
  • Radiation sources emit electromagnetic radiation of different wavelengths and / or multiple radiation sources can form an RGB module and / or an LED module. Furthermore, the radiation source can be a scattering element, for example with scattering particles for scattering the generated electromagnetic radiation, and / or a
  • Radiation arrangement 16 can also be two, three or more
  • the device 14 a carrier, not shown for supporting the
  • Radiation assembly 16 a heat sink, not shown, for dissipating heat from the radiation assembly 16 and / or a base for contacting and / or securing the device 14 have.
  • the lens arrangement 15 has a first lens 18 and a second lens 24.
  • the lens assembly 15 can
  • lens assembly 15 may also be extruded and / or the
  • Symmetry axis 29 may be representative of a plane of symmetry to which the lens assembly 15, for example
  • Symmetryeachse 29 and / or the drawing plane may be identical to the profile shown (see Figure 17).
  • the first lens 18 has a first side facing the radiation arrangement 16 and a second side facing away from the radiation arrangement 16 and facing the second lens 24.
  • the two lenses 18, 24 may be formed, for example, as meniscus lenses.
  • On the first side of the first lens 18 is a first lens 18
  • Interface 20 formed on the second side of the first lens 18, a second interface 22 is formed.
  • the first side of the first lens 18 and the first interface 20 are concave, and the second side of the first lens 18 and the second interface 22 are convex.
  • a first recess 21 is formed, in which at least a part of the radiation assembly 16 is arranged.
  • the radiation assembly 16 is arranged.
  • Radiation arrangement 16 is arranged completely in the first recess 21.
  • the second lens 24 has a first side facing the first lens 18 and a second side facing away from the first lens 18.
  • a third interface 26 is formed on the first side of the second lens 24, and a fourth interface 28 is formed on the second side of the second lens 24.
  • the first side of the second lens 24 and the third interface 26 are concave and form a second recess 27.
  • the second side of the second lens 24 is convex.
  • the first lens 18 is at least partially disposed in the second recess 27 of the second lens 24.
  • the first lens 18 is arranged completely in the second recess 27 of the second lens 24.
  • the radiation assembly 16 generated by means of
  • Lens assembly 15 to be deflected electromagnetic radiation 31 and radiates the deflected electromagnetic radiation 31 in the in Figure 3 on the radiation assembly 16th
  • Radiation source of the radiation assembly 16 is approximately a point-shaped radiation source.
  • the deflected electromagnetic radiation 31 occurs at the first
  • Lens assembly 15 a The in the lens assembly 15th
  • Occurring electromagnetic radiation can also be referred to as coupled radiation.
  • coupled radiation Occurring electromagnetic radiation
  • Lens assembly 15 is refracted successively at the first interface 20, at the second interface 22, at the third interface 26 and at the fourth interface 28.
  • the radiation entering the lens assembly 15 exits at the fourth interface 28
  • the deflected electromagnetic radiation 31 is thus refracted four times with the aid of the lens arrangement and then exits as deflected, exiting electromagnetic radiation 30 from the lens arrangement 15.
  • the emitted and / or deflected electromagnetic radiation 31 may, for example, be light in the visible range and / or UV light or infrared light.
  • the device 14 can be used, for example, as light bulbs.
  • Retrofit be formed.
  • the second side of the second lens 24 and / or the fourth interface 28 of a conventional incandescent lamp and / or shaped accordingly be formed, so that the lens assembly 15 of the
  • Device 14 gives the appearance of an incandescent lamp.
  • the device 14 may have an outer body indicated by dashed lines in FIG. 3, for example a glass bulb, which is configured correspondingly to a conventional incandescent lamp.
  • the first lens 18 and / or the second lens 24 may comprise or be formed from glass and / or plastic.
  • Device 14 may be thermally coupled. The thermal
  • Coupling can, for example, via direct physical
  • the first and / or the second lens 18, 24 serve as a cooling element and / or heat sink for the radiation assembly 16.
  • the first and / or the second lens 18, 24 serve as a cooling element and / or heat sink for the radiation assembly 16.
  • the corresponding lens 18, 24 material with a particularly high coefficient of thermal conductivity for example glass
  • one, two or more of the boundary surfaces 20, 22, 26, 28 may be formed, for example, scattering and / or matt.
  • the radiation 31 to be deflected can be scattered. This can contribute to the leaked electromagnetic radiation 30 having a smeared, homogenized and / or uniform target radiation distribution and / or structures of the radiation arrangement 16, for example the
  • FIG. 4 shows a first beam intensity distribution 32 of the coupled-out radiation 32, that of the target radiation distribution of the device coupled out of the device 14 according to FIG
  • Radiation 30 corresponds. From FIG. 4, it can be seen that the first beam intensity distribution 32 is in a large beam
  • Angle range for example, between 130 ° and -130 ° is substantially uniform.
  • the first radiant intensity distribution 32 can thus be described as
  • Target radiation distribution which is why the device 14 according to Figure 3 is suitable for providing electromagnetic radiation with the predetermined target radiation distribution.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the device 14 with the lens arrangement 15 and the radiation arrangement 16 which largely corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. 3, wherein, in contrast to the embodiment shown in FIG. 5, the radiation arrangement 16 does not have a punctiform radiation source but a radiation source with extensive coverage ,
  • the beam arrangement 16 according to FIG. 5 can comprise an extensive area radiator and / or, for example, one, two or more radiation sources, for example light-emitting
  • FIG. 6 shows a second radiant intensity distribution 34 of the exiting electromagnetic radiation 30, which is the
  • Target radiation distribution of the device 14 according to FIG 5 corresponds.
  • the second radiant intensity distribution 34 is uniform or at least substantially uniform in a large angular range, for example from 130 ° to -130 °, and can therefore also be referred to as a uniform and / or omnidirectional radiant intensity distribution.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the device 14 which largely corresponds to the embodiment of the device 14 shown in FIG. 3, in contrast to the embodiment shown in FIG. 7, the lens arrangement 15 at the second interface 22 having a first step 33 and at the third interface 26 has a second stage 35.
  • the first interface 20 and / or the fourth interface 28 may also have a step or one, two or more of the interfaces 20, 22, 26, 28 may each have two or more stages.
  • the first and the second lens 18, 24 may be referred to in this context as Fresnel lenses. Forming the first and / or second stages 33, 35 may also be referred to as Fresnellizing the corresponding lens 18, 24.
  • the fresnelized lenses 18, 24 are given as compared to lenses that are not Fresnelized
  • Source radiation distribution to produce the same, or substantially equal target radiation distribution, thinner and
  • the steps 33, 35 are designed so that they do not have any
  • FIG. 8 shows a third beam intensity distribution 36, which corresponds to the target radiation distribution of the device 14 according to FIG.
  • the third beam intensity distribution 36 is uniform in a large angular range or at least in
  • Substantially uniform and therefore may be referred to as uniform and / or omnidirectional radiant intensity distribution.
  • FIG. 9 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for producing a lens arrangement, for example the lens arrangement 15 explained above. The method is used as a function of the given one
  • Source radiation distribution for example, the lambert 'see beam intensity distribution 10, the lens assembly 15 so
  • the omnidirectional target radiation distribution 12 and / or the first, second or third target radiation distribution 32, 34, 36 can be generated.
  • the emitting surface of the omnidirectional target radiation distribution 12 and / or the first, second or third target radiation distribution 32, 34, 36 can be generated.
  • Radiation arrangement 16 is small compared to the lens assembly 14, for example by a factor of ten or more smaller, for example, so small that can be neglected for calculating the diameter of the electromagnetic radiation emitting surface of the radiation assembly 16.
  • Radiation arrangement 16 are assumed as a point-shaped radiation source (see Figure 3). Alternatively, it can also be from a broad area radiation source
  • the source radiation distribution is predetermined.
  • the source radiation distribution is predetermined as a function of the radiation arrangement 16 used.
  • the source radiation distribution by measuring the beam intensity distribution of the
  • Target radiation distribution can be predetermined, for example, according to a scale to be complied with, in accordance with a legal provision and / or according to design ideas of a luminaire designer.
  • Target radiation distribution can be used as beam intensity distribution are given, as shown for example in Figures 1, 2, 4, 6 and 8.
  • the wavelength distribution are given, as shown for example in Figures 1, 2, 4, 6 and 8.
  • Target radiation distribution as a cumulative
  • the cumulative energy distribution and / or be specified as a cumulative luminous flux can be determined, for example, depending on the corresponding beam intensity distribution.
  • the cumulative luminous flux can be determined by integrating the radiant intensity distribution from a first critical angle to a second critical angle.
  • FIG. 10 shows, for example, a diagram in which the cumulative luminous flux LS of a radiation source as a function of a critical angle W of the emitted one
  • the threshold angle W runs in Figure 10, for example, from solid angle 0 ° to solid angle 145 °.
  • a source luminous flux characteristic QS is applied, which corresponds for example to that of a lambert view radiator, for example that of the radiation source 16.
  • the source luminous flux profile QS can be determined, for example, by integrating the lambert radiation distribution 10 from 0 ° to 90 ° solid angle.
  • Source luminous flux profile QS is shown in FIG. 10 as a solid line.
  • the emitted radiation is
  • the radiation 31 to be deflected for example, the radiation 31 to be deflected.
  • Source luminous flux QS are dependent on the critical angle W of the emitted radiation, wherein the critical angle W a source angle between a selected beam path of the radiation and a vertical axis of a global
  • Coordinate system corresponds, for example, the vertical axis parallel to the surface normal on the
  • Luminous flux LS has a first luminous flux value LSI at an exemplary given first source angle QW1.
  • the same first luminous flux value LSI is given at one Target light flux profile ZS achieved at a first target angle ZW1, which differs by a deflection angle UW from the first source angle QW.
  • the deflection angle UW varies depending on the source angle and the target angle.
  • electromagnetic radiation whose beam path with the surface normal includes the first source angle QW1 to deflect the deflection angle UW away from the surface normal, so that the beam path of the corresponding
  • Target angle includes ZW1 with the surface normal.
  • another deflection angle can be determined. If such a deflection of the electromagnetic radiation takes place for all beam paths of the electromagnetic radiation 31 to be deflected, then with the aid of the radiation arrangement 15 it is possible to generate electromagnetic radiation with the target light flow profile ZS.
  • the target light current profile ZS is then
  • the deflection angle UW is determined.
  • Assignment of the target angle ZW to the source angle QW carried out, each of which has the same cumulative luminous flux LS.
  • the determination of the deflection angle UW can then be done simply by subtracting the source angle QW from the
  • Radiation arrangement 15 the deflection of the coupled-in radiation 31 by refraction of the coupled-in radiation 31 at the four interfaces 20, 22, 26, 28 is reached.
  • FIG. 11 shows a diagram in which a target angle profile ZW is plotted as a function of the corresponding source angles, and a source angle profile QW, which is representative of the corresponding source angles, is also entered in the diagram.
  • a target angle profile ZW is plotted as a function of the corresponding source angles
  • a source angle profile QW which is representative of the corresponding source angles
  • Source angle course QW and the target angle course ZW a first Target angle course ZW1, a second target angle curve ZW2 and a third target angle course ZW3 plotted.
  • Each beam path of the radiation 31 to be deflected with the aid of the lens arrangement 15, which with the surface normal on the radiation source has a first source angle QW1
  • a target angle which is associated with the first source angle QW1 on the first target angle profile ZW1.
  • Source angle QW1 is assigned via the second target angle profile ZW2.
  • Radiation source include the first source angle QW1 include after refraction at the third interface 26 by a third refraction angle B3 with the surface normal on the radiation source a target angle, which is associated with the first source angle QW1 over the third target angle profile ZW3.
  • Radiation source include the first source angle QW1 include, after refraction at the fourth interface 28 by a fourth refraction angle B4 with the surface normal a first target angle ZW1, which is the first source angle QW1 associated with the target angle profile ZW.
  • the beam paths include before entering the first lens 18 with the surface normal on the radiation source the first source angle QW1, when exiting the Lens assembly 14 with the surface normal on the
  • Radiation source the first target angle ZW1.
  • the first, second, third and fourth refraction angles Bl, B2, B3, B4 for each one of the source angles add up to the deflection angle UW corresponding to the source angle.
  • the refractive powers of the boundary surfaces 20, 22, 26, 28 are distributed uniformly over all four boundary surfaces 20, 22, 26, 28.
  • the four refraction angles Bl, B2, B3, B4 are equal.
  • the refractive powers of the first and the second lens 18, 24 are equal.
  • the refractive powers can also be distributed unevenly, for example, the
  • step S10 for example, with the aid of the Snellius' shown in FIG.
  • FIG. 12 shows, for example, one of the beam paths of the electromagnetic radiation 31 to be deflected, as it is refracted at the first interface 20, and how it depends on the beam path of the electromagnetic signal to be deflected
  • Beam path can be determined.
  • Radiation arrangement 16 is filled for example with air and / or an inert gas and / or has a negative pressure relative to an environment of the device 14 and a first refractive index Nl.
  • the material of the first lens 18 has, for example, a second refractive index N2.
  • the exemplary beam path of the radiation 31 to be deflected includes an entrance angle with a normal on the first interface 20. The normals on the first
  • the term "normal" is used in this application for a straight line that is perpendicular to the corresponding interface 20, 22, 26, 28 at an intersection of an optical path with one of the interfaces 20, 22, 26, 28.
  • the radiation 31 to be deflected becomes After refraction, the beam path of the electromagnetic radiation entering the first lens 18 subtends an angle ⁇ with the normal on the first interface 20. In this embodiment, the beam path of the electromagnetic radiation entering the first lens 18 is included
  • the refraction angle ⁇ corresponds to the first refraction angle Bl.
  • the refraction angle ⁇ corresponds to the second, third and fourth, respectively
  • Refraction angle B2, B3, B4. Is the beam path the
  • Incident angle representative of the inclination angle of the interface 20, 22, 26, 28 with respect to the surface normal the radiation assembly 16 at the intersection of
  • a first formula F1 shows the physical relationship known from Snellius's law of refraction, which can be seen in the graph.
  • a second formula F2 corresponds to a resolution of the first formula F1 after the angle ⁇ .
  • a third formula F3 shows the dependence of the refraction angle ⁇ on the entrance angle with the aid of the first formula F1 and the second formula F2. The third formula F3 shows that the refraction angle ⁇ is only dependent on. In other words, there is a clear relationship between ⁇ and.
  • a formula F4 shows an inverse function of
  • Beam path with the corresponding interface 20, 22, 26, 28 are determined. For example, the inclination of the first interface 20 at the intersection of the beam path of the radiation 31 to be coupled with the first interface 20 at a given beam path and therefore known
  • the first refraction angle Bl are determined.
  • Source angle can be determined. Depending on the source angle then the deflection angle UW and, for example, the first refraction angle Bl can be determined. Depending on the first refraction angle Bl, the angle of inclination of the first interface 20 may then be at the intersection of the corresponding one
  • Beam path with the first interface 20 can be determined.
  • Interface 22, 26, 28 can be determined accordingly become.
  • FIG. 13 shows a diagram in which a radius R of the lenses 18, 24 is plotted on the horizontal axis and in which the height H of the lenses 18, 24 is plotted on the vertical axis and in the exemplary embodiments of a first
  • Interface 28 are offered.
  • the surface normal is parallel to the vertical axis.
  • Beam path with the interfaces 20, 22, 26, 28 are.
  • a first starting point SP1 is selected on the Y axis, wherein, for example, a beam path of the electromagnetic to be deflected
  • Radiation 31 is located on the Y-axis, which includes the source angle 0 ° with the surface normal. Starting from the first starting point SP1, the first are based on the source angle
  • Refraction angle Bl is determined and based on the first Refractive angle Bl, the inclination angle of the first interface 20, whereby the first surface profile 40 is formed. After determination of the first surface profile 40 can
  • a second starting point SP2 be predefined and the determination of the second surface profile 42 can be carried out starting from the second starting point SP2 of the determination of the first surface profile 40 correspondingly using the second refraction angle B2.
  • a third starting point SP3 can be specified and starting from the third starting point SP3, the determination of the third
  • Refraction angle B3 done. After determining the third surface profile 46, a fourth starting point SP4 can be specified and, starting from the fourth starting point SP4, the determination of the fourth surface profile 48 can take place in accordance with the determination of the first surface profile 20 using the fourth refraction angle B4.
  • the deflected electromagnetic signal For example, the deflected electromagnetic signal
  • Refraction angle B2 broken.
  • the electromagnetic radiation refracted at the second interface 22 is refracted in accordance with the third surface profile 46 at the third interface 26 by the third refraction angle B3.
  • the electromagnetic radiation refracted at the third interface 26 becomes the fourth according to the fourth surface profile 48
  • Boundary surface 28 is refracted by the fourth refraction angle B4, so that the leaked electromagnetic radiation 30 has been refracted with respect to the deflected electromagnetic radiation by the deflection angle UW toward the first target angle ZW1. Because these refraction processes along all beam paths the deflected electromagnetic radiation 31 take place, the leaked electromagnetic radiation 30, the predetermined target radiation distribution.
  • the lenses 18, 24 can be manufactured, for example by injection molding or by other known methods for forming optical lenses.
  • FIG. 14 shows the determined surface profiles 40, 42, 46, 48 in the case of fresnelized lenses, for example corresponding to the fresnelized lenses 18 and 24 shown in FIG. 7.
  • the surface profiles 40, 42, 46, 48 according to FIG. 14 specify a fifth starting point SP5 when calculating the second surface profile 42 and a sixth starting point SP6 when determining the third surface profile 46.
  • Starting point SP3 is when cutting the beam path with the sixth starting point SP6, starting from the sixth
  • the steps 33, 35 may for example be specified so that the beam paths of the
  • stepped surface profiles 46, 48 can be determined so that they have no undercut. This can easily produce the corresponding lenses 18, 24, for example in the
  • the surface profiles and / or the boundary surfaces of the lenses 18, 24 can be iteratively adapted, for example. Deviations from the desired
  • Target radiation distribution may be, for example, deviations from the desired omnidirectionality and / or the desired uniformity.
  • the deviations can, for example, due Fresnelreflexen to the
  • the iterative adaptation includes an iterative compensation of the
  • Deviations For example, the target radiation distribution actually achieved with the aid of a first lens arrangement can be determined, and depending on the target radiation distribution actually achieved, a new one can then be determined
  • Target radiation distribution of the second lens arrangement can then be closer to the originally given target radiation distribution originally desired.
  • Fig. 15 shows an embodiment of the lens assembly 15, which largely corresponds to the embodiment shown in Figure 3, in contrast to the embodiment shown in Figure 15, the first and the second lens 18, 24 consist of, for example, a total of three parts, wherein a lens element 50 is part of the first lens 18 and part of the second lens 24.
  • the lenses 18, 24 may be formed of other lens elements.
  • FIG. 16 shows the lens element 50, in particular a part of the lens element 50, in a molding tool for manufacturing of the lens element 50.
  • the molding tool has a first shaped body 52 and a second shaped body 54.
  • FIG. 16 shows in particular that the lens element 50 can be produced easily without undercut.
  • the provision of the lens element 50 can also be a simple
  • FIG. 17 shows an exemplary embodiment of the lens arrangement 15, which largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 3, in contrast to which in the embodiment shown in FIG. 17 the lens arrangement 15 is elongated and / or produced, for example, by extrusion.
  • Embodiments limited. For example, more than two lenses 18, 24 may be arranged, for example a third, a fourth and / or further lenses.
  • the lenses 18, 24 in one piece are identical to the lenses 18, 24 in one piece.
  • the fourth interface 28 and / or the corresponding second side of the second lens 24 may be arranged according to a predetermined outer
  • Appearance can be specified. Alternatively or
  • first and / or the fourth can also be used
  • Interface 20, 28 have one, two or more stages. Furthermore, the second and / or third interface 22, 26 may also have two or more further steps. Further, the radiation assembly 16 may be connected to a heat sink, not shown, and / or a socket.
  • Lens assembly 15 and / or device 14 may form a lamp and / or light and / or in a lamp

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit einer vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung (12, ZS) bereitgestellt. Die Vorrichtung weist eine Linsenanordnung (15) und eine Strahlungsanordnung (16) zum Erzeugen von umzulenkender elektromagnetischer Strahlung (31) mit einer vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung (10, QS) auf. Die Linsenanordnung (15) hat eine erste Linse (18) und eine zweite Linse (24). Die erste Linse (18) weist eine erste Grenzfläche (20) und eine zweite Grenzfläche (22) auf. Die erste Grenzfläche (20) ist konkav ausgebildet und die zweite Grenzfläche (20) ist konvex ausgebildet. Die konkave erste Grenzfläche (20) bildet eine erste Ausnehmung (21). Die zweite Linse (24) weist eine dritte Grenzfläche (26) und eine vierte Grenzfläche (28) auf. Die dritte Grenzfläche (26) ist konkav und die vierte Grenzfläche (28) ist konvex ausgebildet. Die konkave dritte Grenzfläche (26) bildet eine zweite Ausnehmung (27), in der zumindest ein Teil der ersten Linse (18) angeordnet ist. Die Strahlungsanordnung (16) ist so angeordnet, dass zumindest ein Anteil der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung (31) über die erste Grenzfläche (20) in die Linsenanordnung (15) eintritt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit einer vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung und Verfahren zum Herstellen einer Linsenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit einer vorgegebenen
Zielstrahlungsverteilung. Die Vorrichtung weist eine
Strahlungsanordnung zum Erzeugen von Strahlung mit einer vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung und mindestens eine Linse auf. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Linsenanordnung.
Es sind Vorrichtungen zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung bekannt, bei denen einer Strahlungsquelle, die elektromagnetische Strahlung emittiert, eine oder mehrere Linsen zugeordnet sind, die die elektromagnetische Strahlung formen. Die emittierte elektromagnetische Strahlung kann eine Strahlungsverteilung aufweisen, die typisch für die
verwendete Strahlungsquelle ist und die beispielsweise auch als Quellstrahlungsverteilung bezeichnet werden kann. Die Linsen können dazu beitragen, die Quellstrahlungsverteilung zu verändern und so eine Zielstrahlungsverteilung zu
erzeugen. Beispielsweise wird bei herkömmlichen Taschenlampen die Quellstrahlungsverteilung von Licht kleiner Glühlampen, die häufig eine omnidirektionale Abstrahlcharakteristik aufweisen, mittels spiegelnder Flächen und Linsen in eine gerichtete Zielstrahlungsverteilung umgewandelt. Die
Strahlungsverteilungen können beispielsweise durch
Strahlstärkeverteilungen oder durch kumulative
Lichtstromverteilungen charakterisiert sein, wobei eine kumulative Lichtstromverteilung dem Integral über einer Strahlstärkeverteilung entspricht .
Heutzutage werden als Strahlungsquellen immer häufiger herkömmliche Glühlampen durch Leuchtdioden, beispielsweise LED' s oder OLED' s ersetzt. Leuchtdioden sind grundsätzlich Flächenlichtquellen und/oder Flächenstrahler und weisen häufig eine lambert' sehe Abstrahlcharakteristik auf, bei der die emittierte Strahlung in einen durch die emittierende Oberfläche der Leuchtdiode definierten Halbraum emittiert wird.
Figur 1 zeigt eine lambert' sehe Strahlstärkeverteilung 10 aufgetragen in einem Raumwinkeldiagramm. Die
Strahlstärkeverteilung 10 bildet einen Kreis zwischen 90° und -90°, wobei der Kreis den Ursprung des Raumwinkeldiagramms tangiert .
Bei manchen Anwendungen wird jedoch gewünscht, dass als Strahlungsquelle eine oder mehrere Leuchtdioden verwendet werden und dass mit der Vorrichtung zum Bereitstellen der Strahlung, die die Strahlungsquelle aufweist, eine
gleichmäßige Zielstrahlungsverteilung, beispielsweise eine omnidirektionale Zielstrahlungsverteilung erzeugt werden kann und/oder die Vorrichtung eine omnidirektionale
Abstrahlcharakteristik aufweist. Zu diesen Anwendungen zählen beispielsweise Glühlampen-Retrofits , die im Betrieb das äußere Erscheinungsbild von Glühlampen haben, als
Strahlungsquellen jedoch Leuchtdioden aufweisen. Dabei ist anzumerken, dass in diesem Zusammenhang „omnidirektional" bedeutet, dass die Strahlstärkeverteilung in einem großen
Raumwinkelbereich, beispielsweise in einem Raumwinkelbereich von 150° bis -150°, beispielsweise von 130° bis -130° gleichmäßig oder zumindest im Wesentlichen gleichmäßig ist. Dass die Strahlstärkeverteilung gleichmäßig ist, kann
beispielsweise bedeuten, dass für alle Quellwinkel der elektromagnetischen Strahlung das Verhältnis von Strahlstärke bei einem der Quellwinkel zu der durchschnittlichen
Strahlstärke beispielsweise zwischen 0,3 und 3,0,
beispielsweise zwischen 0,5 und 2,0, beispielsweise zwischen 0,8 und 1,2 liegt.
Figur 2 zeigt eine gleichmäßige Strahlstärkeverteilung 12, beispielsweise eine, die als omnidirektionale Strahlstärkeverteilung bezeichnet werden kann und/oder eine die das bekannte Gütezeichen (Benchmark) „EnergyStar"
erfüllt . Es ist bekannt, die in Figur 1 gezeigte lambert'sche
Strahlstärkeverteilung 10 in die in Figur 2 gezeigte
omnidirektionale Strahlstärkeverteilung 12 umzuwandeln, beispielsweise mit Hilfe segmentierter Optiken, mit Hilfe von 3D-Anordnungen von Leuchtdioden, mit Hilfe von Anwendung des Remote-Phosphor-Konzepts und/oder mit Hilfe von
Lichtleiterlösungen. Bei den segmentierten Optiken werden beispielsweise mehrere Leuchtdioden auf einem Träger
angeordnet und den einzelnen Leuchtdioden werden Spiegel zugeordnet, die das Licht der Leuchtdioden in
unterschiedliche Raumrichtungen umlenken. Bei den 3D-
Anordnungen werden mehrere Leuchtdioden an dreidimensional strukturierten Oberflächen derart befestigt, dass die
Halbräume, in die die Leuchtdioden ihr Licht emittieren, unterschiedlich sind. Bei dem Remote-Phosphor-Konzept werden Leuchtstoffe in einem Konversionselement mit Hilfe von
Anregungsstrahlung zum Leuchten angeregt, wobei die
Abstrahlung in unterschiedliche Raumrichtungen durch
geeignete Formgebung des Konversionselements erfolgen kann. Bei der Lichtleiterlösung werden die Leuchtdioden auf einem Träger angeordnet und deren Licht wird in einen Lichtleiter eingekoppelt, an dessen Ende ein Streukörper angeordnet ist, der das Licht in unterschiedliche Raumrichtungen streut.
Diese Vorrichtungen zum Umwandeln einer
Quellstrahlungsverteilung in eine Zielstrahlungsverteilung können beispielsweise sehr toleranz-empfindlich und/oder komplex sein, können beispielsweise relativ viel Bauraum oder viel Aufwand bei der Herstellung benötigen und/oder wenig effizient sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit einer vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung bereitgestellt, die einfach, toleranz-unempfindlich und/oder kostengünstig ausgebildet ist und/oder die ein effizientes Umwandeln einer vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung in die vorgegebene Zielstrahlungsverteilung ermöglicht . In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Linsenanordnung bereitgestellt, das
ermöglicht, die Linsenanordnung auf einfache und/oder
kostengünstige Weise so herzustellen, dass mit Hilfe der Linsenanordnung ein effizientes Umwandeln einer vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung in eine vorgegebene
Zielstrahlungsverteilung möglich ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit einer vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung bereitgestellt. Die
Vorrichtung weist eine Strahlungsanordnung zum Erzeugen von umzulenkender elektromagnetischer Strahlung mit einer
vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung und eine
Linsenanordnung zum Umlenken der umzulenkenden
elektromagnetischen Strahlung auf. Die Linsenanordnung hat eine erste Linse und eine zweite Linse. Die erste Linse weist eine erste Grenzfläche und eine zweite Grenzfläche auf. Die erste Grenzfläche ist konkav ausgebildet und die zweite
Grenzfläche ist konvex ausgebildet. Die konkave erste
Grenzfläche bildet eine erste Ausnehmung. Die zweite Linse weist eine dritte Grenzfläche und eine vierte Grenzfläche auf. Die dritte Grenzfläche ist konkav ausgebildet und die vierte Grenzfläche ist konvex ausgebildet. Die konkave dritte Grenzfläche bildet eine zweite Ausnehmung, in der zumindest ein Teil der ersten Linse angeordnet ist. Die
Strahlungsanordnung ist so angeordnet, dass zumindest ein Anteil der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung über die erste Grenzfläche in die Linsenanordnung eintritt. Die Vorrichtung kann beispielsweise dazu dienen, auf
einfache, kostengünstige und/oder effiziente Weise ausgehend von der vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung die
vorgegebene Zielstrahlungsverteilung zu erzeugen. Die Strahlungsanordnung kann beispielsweise eine oder mehrere Strahlungsquellen aufweisen. Bei mehr als einer
Strahlungsquelle können die Strahlungsquellen auf einer, zwei oder mehreren Flächen angeordnet werden. Auf segmentierte Optiken kann verzichtet werden. Die Strahlungsquellen können beispielsweise je eine erste Seite mit je mindestens einem ersten aktiven Bereich zum Emittieren der umzulenkenden
Strahlung aufweisen. Die Strahlungsquellen können
beispielsweise eine oder mehrere Flächenstrahler,
lambert'sche Strahler, LED' s und/oder OLED' s aufweisen. Falls die Linsenanordnung ein mattes Erscheinungsbild und/oder eine oder mehrere aufgeraute Grenzflächen aufweist, so kann eine äußere Struktur der Strahlungsanordnung mit Hilfe der
Linsenanordnung verschleiert werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise als Glühlampen-Retrofit ausgestaltet sein.
Die Linsenanordnung kann beispielsweise dazu dienen, auf einfache, kostengünstige und/oder effiziente Weise ausgehend von der vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung der
elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsanordnung
elektromagnetische Strahlung mit der vorgegebenen
Zielstrahlungsverteilung zu erzeugen. Ferner kann die
Linsenanordnung einfach und/oder kostengünstig hergestellt werden .
Die Quellstrahlungsverteilung kann beispielsweise die eines lambert' sehen Strahlers sein. Die Zielstrahlungsverteilung kann beispielsweise gleichmäßig, homogen und/oder
omnidirektional sein. Dass die Zielstrahlungsverteilung gleichmäßig ist, kann beispielsweise bedeuten, dass für alle Quellwinkel der elektromagnetischen Strahlung innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkelbereichs das Verhältnis von
Strahlstärke bei einem der Quellwinkel zu der
durchschnittlichen Strahlstärke beispielsweise zwischen 0,3 und 3,0, beispielsweise zwischen 0,5 und 2,0, beispielsweise zwischen 0,8 und 1,2 liegt. Dass die Zielstrahlungsverteilung omnidirektional ist, bedeutet beispielsweise, dass die
Strahlstärkeverteilung in einem großen Raumwinkelbereich, beispielsweise in einem Raumwinkelbereich von 150° bis -150°, beispielsweise von 130° bis -130° gleichmäßig oder zumindest im Wesentlichen gleichmäßig ist. Die erste und/oder die zweite Linse können beispielsweise Meniskuslinsen sein. Die erste Linse weist beispielsweise eine erste Seite der ersten Linse und eine von der ersten Seite der ersten Linse abgewandte zweite Seite der ersten Linse auf. Die erste Grenzfläche kann an der ersten Seite der ersten Linse und die zweite Grenzfläche kann an der zweiten Seite der ersten Linse ausgebildet sein. Die zweite Linse weist beispielsweise eine erste Seite der zweiten Linse und eine von der ersten Seite der zweiten Linse abgewandte zweite Seite der zweiten Linse auf. Die erste Seite der zweiten Linse ist beispielsweise der ersten Linse zugewandt und die zweite Seite der zweiten Linse ist beispielsweise von der ersten Linse abgewandt. Die zweite Seite der ersten Linse kann der zweiten Linse zugewandt sein und die erste Seite der ersten Linse kann von der zweiten Linse abgewandt sein. Die dritte Grenzfläche ist an der ersten Seite der zweiten Linse ausgebildet und die vierte Grenzfläche ist an der zweiten Seite der zweiten Linse ausgebildet. Die vierte Grenzfläche kann eine äußere Oberfläche der Linsenanordnung bilden.
Gegebenenfalls trägt die Form der vierten Grenzfläche zum äußeren Erscheinungsbild der Linsenanordnung bei. Alternativ dazu können noch eine, zwei oder mehr weitere Linsen mit entsprechenden weiteren Grenzflächen angeordnet sein.
Beispielsweise kann die vierte Grenzfläche ähnlich dem
Glaskolben einer herkömmlichen Glühlampe geformt sein. Dies ermöglicht, die Linsenanordnung für einen Glühlampen-Retrofit zu verwenden. Die Linsen können Glas und/oder Kunststoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
Ferner können zum Kühlen der Strahlungsanordnung eine oder beide Linsen mit einem Träger zum Tragen der
Strahlungsanordnung thermisch gekoppelt sein. Beispielsweise kann die entsprechende Linse mit einem Kühlkörper und/oder einem Sockel der Strahlungsanordnung mit körperlichem Kontakt gekoppelt sein. In anderen Worten kann die entsprechende Linse als Kühlelement für die Strahlungsanordnung dienen. In diesem Zusammenhang kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Material der Linse eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und/oder aus Glas gebildet ist.
Ferner kann alternativ oder zusätzlich mindestens eine der Grenzflächen aufgeraut sein, wodurch die durch sie hindurch tretende Strahlung gestreut werden kann. Das Aufrauen der Grenzflächen kann dazu beitragen, eine Strahlungsverteilung der Strahlung zu verschmieren und/oder zu homogenisieren. Beispielsweise kann die vierte Grenzfläche aufgeraut sein. Durch die aufgeraute Grenzfläche kann der Linsenanordnung ein mattes Erscheinungsbild gegeben werden.
Die erste Linse kann beispielsweise teilweise oder
vollständig in der zweiten Ausnehmung der zweiten Linse angeordnet sein. Die erste Ausnehmung der ersten Linse kann beispielsweise zum teilweisen oder vollständigen Aufnehmen der Strahlungsanordnung und/oder einer, zweier oder mehrerer Strahlungsquellen dienen. Die Strahlungsquellen können beispielsweise ein, zwei oder mehr Licht emittierende
Halbleiter-Bauelemente aufweisen oder sein, beispielsweise LED' s und/oder OLED's. Die erste Grenzfläche dient
beispielsweise zum Einkoppeln von in die Linsenanordnung einzukoppelnder elektromagnetischer Strahlung und die vierte Grenzfläche dient beispielsweise zum Auskoppeln von aus der Linsenanordnung auszukoppelnder elektromagnetischer
Strahlung. Die einzukoppelnde elektromagnetische Strahlung kann auch als umzulenkende elektromagnetische Strahlung bezeichnet werden. Die auszukoppelnde elektromagnetische Strahlung kann auch als austretende elektromagnetische
Strahlung bezeichnet werden. Die einzukoppelnde bzw.
umzulenkende elektromagnetische Strahlung weist die
vorgegebene Quellstrahlungsverteilung auf und die
ausgekoppelte bzw. ausgetretene elektromagnetische Strahlung weist die vorgegebene Zielstrahlungsverteilung auf. Bei verschiedenen Ausführungsformen hat die erste Linse eine erste Brechkraft und die zweite Linse eine zweite Brechkraft. Die Grenzflächen sind beispielsweise so ausgebildet, dass die beiden Brechkräfte gleich groß sind. Beispielsweise können die Brechkräfte auf alle vier Grenzflächen gleichmäßig verteilt sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist mindestens eine der Grenzflächen mindestens eine Stufe auf. Beispielsweise weist ein Oberflächenprofil mindestens einer der Grenzflächen die Stufe auf. Beispielsweise weisen die zweite Grenzfläche und die dritte Grenzfläche je eine Stufe auf, wobei die beiden Stufen aufeinander abgestimmt sein können. Die Stufen können dazu beitragen, die Linsen relativ dünn auszubilden, was beispielsweise dazu beitragen kann, dass die Linsenanordnung leicht ist und/oder wenig Bauraum benötigt, und/oder was zu geringen Herstellungskosten beitragen kann. Alternativ dazu kann mindestens eine der Grenzflächen kontinuierlich
ausgebildet sein und/oder mindestens eine der Grenzflächen mit Stufe kann ansonsten kontinuierlich ausgebildet sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist mindestens eine der beiden Linsen als Fresnel-Linse ausgebildet. Die Fresnel- Linse kann beispielsweise eine oder mehrere Stufen an einer oder beider ihrer Grenzflächen aufweisen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die
Strahlungsanordnung zumindest teilweise in der ersten
Ausnehmung angeordnet. Beispielsweise sind die
Strahlungsquellen und/oder deren aktive Bereiche in der ersten Ausnehmung angeordnet. Dies kann beispielsweise auf einfache Weise dazu beitragen, dass beispielsweise die gesamte von der Strahlungsanordnung emittierte und/oder umzulenkende elektromagnetische Strahlung in die erste
Grenzfläche und/oder in die Linsenanordnung eingekoppelt wird. Beispielsweise ist die Strahlungsanordnung vollständig in der ersten Ausnehmung angeordnet. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die Linsenanordnung so ausgebildet, dass mindestens ein Anteil der umzulenkenden und/oder in die Linsenanordnung eintretenden
elektromagnetischen Strahlung an jeder der Grenzflächen gebrochen wird. Beispielsweise kann die gesamte von der
Strahlungsanordnung emittierte elektromagnetische Strahlung an jeder der vier Grenzflächen gebrochen werden. Dies kann dazu beitragen, dass die Erzeugung der vorgegebenen
Zielstrahlungsverteilung besonders effizient ist.
Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die Grenzflächen abhängig von den Brechungsindizes der Linsen so ausgebildet, dass ein erster Brechungswinkel der elektromagnetischen
Strahlung an der ersten Grenzfläche, ein zweiter
Brechungswinkel der elektromagnetischen Strahlung an der zweiten Grenzfläche, ein dritter Brechungswinkel der
elektromagnetischen Strahlung an der dritten Grenzfläche und/oder ein vierter Brechungswinkel der elektromagnetischen Strahlung an der vierten Grenzfläche gleich groß sind.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die
Strahlungsanordnung eine erste Strahlungsquelle und
mindestens eine zweite Strahlungsquelle zum Emittieren der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung auf. Die erste und/oder die zweite Strahlungsquelle können beispielsweise einer der vorstehend erläuterten Strahlungsquellen
entsprechen. Die Strahlungsanordnung kann in diesem
Zusammenhang auch als Strahlungsquellen-Array, beispielsweise als LED-Array, oder als Light-Engine bezeichnet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Linsenanordnung bereitgestellt,
beispielsweise zum Herstellen der vorstehend erläuterten Linsenanordnung. Bei dem Verfahren wird die
Quellstrahlungsverteilung der mit Hilfe der Linsenanordnung umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung vorgegeben.
Weiter wird die gewünschte Zielstrahlungsverteilung der aus der Linsenanordnung austretenden elektromagnetischen Strahlung vorgegeben. Abhängig von der vorgegebenen
Quellstrahlungsverteilung und der vorgegebenen
Zielstrahlungsverteilung werden Quellwinkeln der
umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung Zielwinkel der austretenden elektromagnetischen Strahlung zugeordnet. Anhand der Zuordnung zu den Paaren von Quellwinkeln und Zielwinkeln werden Umlenkwinkel ermittelt, um die die umzulenkende
Strahlung umgelenkt werden muss, damit die aus der
Linsenanordnung austretende Strahlung die vorgegebene
Zielstrahlungsverteilung aufweist. Oberflächenprofile der Grenzflächen der Linsenanordnung werden ermittelt abhängig von den Quellwinkeln und den entsprechenden Umlenkwinkeln.
Jeder der Quellwinkel repräsentiert einen Winkel, den einer oder mehr der Strahlengänge der mit Hilfe der Linsenanordnung umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung vor dem Eintreten in die Linsenanordnung mit einer Flächennormalen auf der verwendeten Strahlungsanordnung und/oder Strahlungsquelle und/oder mit einer Symmetrieachse der Linsenanordnung
einschließt. Jeder der Zielwinkel repräsentiert einen Winkel, den einer oder mehr der Strahlengänge der aus der
Linsenanordnung austretenden elektromagnetischen Strahlung mit der Flächennormalen auf der zu verwendenden
Strahlungsanordnung und/oder mit der Symmetrieachse der
Linsenanordnung einschließt. Die Strahlungsverteilungen geben beispielsweise die Strahlstärkeverteilung in Abhängigkeit des Raumwinkels oder den kumulierten Lichtstrom in Abhängigkeit der Quellwinkel bzw. Zielwinkel an. Beispielsweise kann der kumulierte Lichtstrom anhand der Strahlstärkeverteilung ermittelt werden, beispielsweise durch Integration der
StrahlStärkeverteilung .
Die Zuordnung der Zielwinkel zu den Quellwinkeln erfolgt beispielsweise so, dass der bei vorgegebenem Quellwinkel vorliegende kumulierte Lichtstrom gleich dem kumulierten
Lichtstrom bei dem entsprechenden Zielwinkel ist. In anderen Worten können beispielsweise den Quellwinkeln jeweils die Zielwinkel zugeordnet werden, bei denen der kumulierte Lichtstrom gleich groß ist wie bei dem entsprechenden
Quellwinkel. Die Umlenkwinkel können bspw. durch Subtraktion der Quellwinkel von den entsprechenden Zielwinkeln ermittelt werden .
Zum Ermitteln der Oberflächenprofile können ein, zwei oder mehrere Startpunkte vorgegeben werden. Die Startpunkte sind beispielsweise repräsentativ für Schnittpunkte zwischen einem der Strahlengänge der Strahlung und den Grenzflächen. Die Startpunkte dienen als Ausgangspunkte für die Berechnung der Oberflächenprofile der entsprechenden Grenzflächen. In anderen Worten können die Startpunkte zu erfüllende
Randbedingungen beim Ermitteln der Oberflächenprofile der Grenzflächen darstellen. Ausgehend von den Startpunkten können die Oberflächenprofile beispielsweise mit Hilfe des Snellius λ sehen Brechungsgesetzes ermittelt werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen werden abhängig von den Quellwinkeln und den entsprechenden Umlenkwinkeln erste
Brechungswinkel, zweite Brechungswinkel, dritte
Brechungswinkel und vierte Brechungswinkel ermittelt. Das Oberflächenprofil der ersten Grenzfläche wird abhängig von den ersten Brechungswinkeln, das Oberflächenprofil der zweiten Grenzfläche wird abhängig von den zweiten
Brechungswinkeln, das Oberflächenprofil der dritten
Grenzfläche wird abhängig von den dritten Brechungswinkeln und das Oberflächenprofil der vierten Grenzfläche wird abhängig von den vierten Brechungswinkeln ermittelt. Die ersten Brechungswinkel sind Winkel, um die die umzulenkende elektromagnetische Strahlung beim Eintreten in die erste
Linse an der ersten Grenzfläche gebrochen wird, die zweiten Brechungswinkel sind Winkel, um die die in die erste Linse eingetretene elektromagnetische Strahlung beim Austreten aus der ersten Linse an der zweiten Grenzfläche gebrochen wird, die dritten Brechungswinkel sind Winkel, um die die in die zweite Linse eintretende elektromagnetische Strahlung an der dritten Grenzfläche gebrochen wird und die vierten
Brechungswinkel sind Winkel, um die die aus der zweiten Linse austretende elektromagnetische Strahlung an der vierten
Grenzfläche gebrochen wird. Die Brechungswinkel können sich entlang der entsprechenden Grenzfläche verändern. Bei verschiedenen Ausführungsformen werden die
Brechungswinkel so vorgegeben, dass für elektromagnetische Strahlung entlang eines der Strahlengänge durch die
Strahlungsanordnung die Brechungswinkel an allen Grenzflächen gleich groß sind. Dies ermöglicht auf einfache Weise, die Brechkräfte auf alle Grenzflächen gleichmäßig zu verteilen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird als
Quellstrahlungsverteilung eine lambert'sche
Strahlungsverteilung vorgegeben. Die lambert'sche
Strahlungsverteilung ist beispielsweise typisch für einen Flächenstrahler, wie beispielsweise eine LED oder OLED.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird als
Zielstrahlungsverteilung eine gleichmäßige
Strahlungsverteilung vorgegeben. Beispielsweise kann die Zielstrahlungsverteilung in vorgegebenem Winkelbereich homogen oder nahezu homogen sein und/oder die
Zielstrahlungsverteilung kann omnidirektional oder im
Wesentlichen omnidirektional sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird bei dem Ermitteln der Oberflächenprofile bei mindestens einer der Grenzflächen eine Fresnelisierung durchgeführt. Die Fresnelisierung führt zu einem Oberflächenprofil mit einer, zwei oder mehr Stufen. Die Fresnelisierung kann dazu beitragen, die entsprechende Linse besonders dünn, leicht und/oder kostengünstig
herstellen zu können. Je mehr Stufen an der entsprechenden Grenzfläche ausgebildet sind, desto weniger Schatten werfen die einzelnen Stufen. Die Anzahl, Höhe, Positionen und/oder die Steilheit der Stufen bzw. Fresnel-Flanken können der zu erreichenden Zielstrahlungsverteilung entsprechend optimiert werden. Das Oberflächenprofil der entsprechenden
fresnelisierten Linse kann so ermittelt werden, dass sie an den Stufen keine Hinterschneidung aufweist, was zu einem einfachen Herstellungsprozess beitragen kann. Die
fresnelisierte Linse kann beispielsweise im
Spritzgussverfahren hergestellt werden. Das Fresnelisieren kann zu einer besonders gleichmäßigen Strahlungsverteilung beitragen. Beispielsweise kann die Fresnelisierung
durchgeführt werden, indem für eine Grenzfläche zwei, drei oder mehr Startpunkte vorgegeben werden. Die Berechnung des entsprechenden Oberflächenprofils kann dann beispielsweise vom ersten bis zum zweiten Startpunkt und dann vom zweiten bis zum dritten Startpunkt erfolgen, wobei die Stufe dann an dem zweiten Startpunkt ausgebildet sein kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Strahlstärkeverteilung eines lambert' sehen
Strahlers,
Figur 2 eine gleichmäßige Strahlstärkeverteilung,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum
Bereitstellen einer vorgegebenen
ZielstrahlungsVerteilung,
Figur 4 eine Strahlstärkeverteilung der Vorrichtung gemäß
Figur 3,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum
Bereitstellen einer vorgegebenen
ZielstrahlungsVerteilung, Figur 6 eine Strahlstärkeverteilung der Vorrichtung gemäß
Figur 5, Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum
Bereitstellen einer vorgegebenen
Zielstrahlungs erteilung, Figur 8 eine Strahlstärkeverteilung der Vorrichtung gemäß
Figur 5,
Figur 9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines
Verfahrens zum Herstellen einer Linsenanordnung,
Figur 10 ein Diagramm mit kumulativen Lichtstrom in
Abhängigkeit eines Grenzwinkels,
Figur 11 ein Diagramm mit Zielwinkelverläufen und einem
Quellwinkelverlauf,
Figur 12 eine beispielhafte Skizze und Formeln zu dem
Snellius ' sehen Brechungsgesetz, Figur 13 ein Diagramm mit beispielhaften
Oberflächenprofilen,
Figur 14 ein Diagramm mit beispielhaften
Oberflächenprofilen,
Figur 15 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum
Bereitstellen einer vorgegebenen
ZielstrahlungsVerteilung, Figur 16 eine Ausführungsbeispiel eines Linsenelements,
Figur 17 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum
Bereitstellen einer vorgegebenen
ZielstrahlungsVerteilung .
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird
Richtungsterminologie wie etwa „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorderes", „hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur (en) verwendet. Da
Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert .
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe
"verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein Licht emittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Licht emittierendes Halbleiter- Bauelement sein und/oder als eine Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) , eine organische Licht
emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED) oder als ein organischer Licht emittierender Transistor
ausgebildet sein. Das Licht emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
Fig.l zeigt eine Strahlstärkeverteilung 10 eines
lambert ' sehen Strahlers. Die lambert' sehe
Strahlstärkeverteilung 10 kann eine Abstrahlcharakteristik des lambert ' sehen Strahlers repräsentieren. Der lambert' sehe Strahler ist durch ein Strahlungsquelle gebildet oder weist die Strahlungsquelle auf, wobei die Strahlungsquelle
mindestens ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement aufweist. Der lambert' sehe Strahler ist
beispielsweise ein Flächenstrahler, beispielsweise ein Licht emittierendes Bauelement, das zumindest an einer Seite eine flache Oberfläche aufweist, an der die Strahlung emittiert wird. Die lambert' sehe Strahlstärkeverteilung 10 ist in einem Raumwinkeldiagramm eingetragen, das sich in einem
Raumwinkelbereich von 180° bis -180°, also um 360°,
erstreckt. Eine Flächennormale auf der Oberfläche des
Flächenstrahlers ist parallel zu der Achse, die sich von Raumwinkel 0° senkrecht zu Raumwinkel 180° erstreckt.
Nachfolgend bezeichnet der Begriff „Flächennormale"
ausschließlich eine Gerade, die senkrecht auf der Oberfläche des Flächenstrahlers, der Strahlungsanordnung 16 und/oder der Strahlungsquelle steht.
Die lambert' sehe Strahlstärkeverteilung 10 ist normiert und der Radius des Raumwinkeldiagramms ist repräsentativ für die bezüglich der maximalen Lichtstärke prozentuale Lichtstärke. Die lambert' sehe Strahlstärkeverteilung 10 bildet einen Kreis in einem Halbraum, der sich im Uhrzeigersinn von 90° bis -90° erstreckt. Der Halbraum ist durch die die elektromagnetische Strahlung emittierende Oberfläche des Flächenstrahlers definiert und/oder abgegrenzt. Die Strahlstärke erreicht bei Raumwinkel 0° ihr Maximum und fällt hin zu einem Rand des Flächenstrahlers ab. Das bedeutet, dass die gesamte von dem lambert ' sehen Strahler emittierte elektromagnetische
Strahlung in den Halbraum über dem Flächenstrahler emittiert wird, wobei die Strahlstärke entlang der Flächennormalen auf dem Flächenstrahler maximal ist und hin zum Rand des
Flächenstrahlers abfällt.
Figur 2 zeigt eine omnidirektionale Strahlungsverteilung 12. Die omnidirektionale Strahlstärkeverteilung 12 ist in einem großen Winkelbereich gleichmäßig, beispielsweise im
Uhrzeigersinn von 145° und -145° und kann daher auch als gleichmäßige Strahlstärkeverteilung bezeichnet werden.
Beispielsweise kann mit einer herkömmlichen Glühlampe
Strahlung mit einer derartigen oder ähnlichen
omnidirektionalen Strahlstärkeverteilung 10 erzeugt werden, wobei der Raumwinkelbereich im Uhrzeigersinn von -145° bis 145° beispielsweise durch den Sockel der Glühlampe
abgeschattet ist.
Als omnidirektionale Strahlungsverteilung kann in dieser Anmeldung beispielsweise eine Strahlungsverteilung verstanden werden, bei der unter allen Raumwinkeln innerhalb eines großen Raumwinkelbereichs das Verhältnis aus Strahlstärke zu durchschnittlicher Strahlstärke in einem vorgegebenen Bereich liegt. Der Raumwinkelbereich kann beispielsweis zwischen 155° und -155°, beispielsweise zwischen 145° und
-145°, beispielsweise zwischen 135° und -135° liegen. Die Lichtstärke kann beispielsweise unter allen Raumwinkeln in dem großen Raumwinkelbereich die Anforderung erfüllen, dass der Quotient aus der entsprechenden Lichtstärke geteilt durch durchschnittliche Lichtstärke in dem gesamten großen
Raumwinkelbereich in einem Bereich liegt beispielsweise zwischen 0.3 und 3.0, beispielsweise zwischen 0.5 und 2.0, beispielsweise zwischen 0.8 und 1.2.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung 14 zum Bereitstellen von
Strahlung mit einer vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung, beispielsweise einer gleichmäßigen und/oder omnidirektionalen Zielstrahlungsverteilung 12. Beispielsweise kann mit Hilfe der Vorrichtung 14 die lambert' sehe Strahlstärkeverteilung 10 in eine gleichmäßige Strahlstärkeverteilung umgewandelt werden, die der omnidirektionalen Strahlstärkeverteilung 12 zumindest ähnlich ist. Die umzuwandelnde
Strahlstärkeverteilung, beispielsweise die lambert'sche
Strahlstärkeverteilung 10, kann als Quellstrahlungsverteilung bezeichnet werden und die omnidirektionale
Strahlungsverteilung 12 kann als Zielstrahlungsverteilung bezeichnet werden.
Zum Bereitstellen der vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung weist die Vorrichtung 14 eine Linsenanordnung 15 und eine Strahlungsanordnung 16 auf. Die Strahlungsanordnung 16 erzeugt elektromagnetische Strahlung mit der
Quellstrahlungsverteilung. Die Strahlungsanordnung 16 weist zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung mindestens eine Strahlungsquelle auf, beispielsweise einen
Flächenstrahler und/oder ein Licht emittierendes Bauelement. Die Strahlungsquelle kann elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge oder mehrerer Wellenlängen emittieren.
Beispielsweise kann die Strahlungsquelle ein RGB-LED-Modul sein. Alternativ oder zusätzlich können mehrere
Strahlungsquellen jeweils elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge emittieren und/oder mehrere Strahlungsquellen können ein RGB-Modul und/oder ein LED-Modul bilden. Ferner kann die Strahlungsquelle ein Streuelement, beispielsweise mit Streupartikeln zum Streuen der erzeugten elektromagnetischen Strahlung, und/oder ein
Konversionselement zum Konvertieren der Wellenlängen der erzeugten elektromagnetischen Strahlung aufweisen. Die
Strahlungsanordnung 16 kann auch zwei, drei oder mehr
Strahlungsquellen aufweisen. Ferner kann die Vorrichtung 14 einen nicht dargestellten Träger zum Tragen der
Strahlungsanordnung 16, einen nicht dargestellten Kühlkörper zum Abführen von Wärme aus der Strahlungsanordnung 16 und/oder einen Sockel zum Kontaktieren und/oder Befestigen der Vorrichtung 14 aufweisen.
Die Linsenanordnung 15 weist eine erste Linse 18 und eine zweite Linse 24 auf. Die Linsenanordnung 15 kann
beispielsweise rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 29 ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Linsenanordnung 15 auch extrudiert sein und/oder die
Symmetrieachse 29 kann repräsentativ für eine Symmetrieebene sein, zu der die Linsenanordnung 15 beispielsweise
spiegelsymmetrisch ist, wobei dann das gezeigte Profil der Linsenanordnung 15 in Richtung senkrecht zu der
Symmetrieachse 29 und/oder der Zeichenebene identisch mit dem gezeigten Profil sein kann (siehe Figur 17) . Die erste Linse 18 weist eine der Strahlungsanordnung 16 zugewandte erste Seite und eine von der Strahlungsanordnung 16 abgewandte und der zweiten Linse 24 zugewandte zweite Seite auf. Die beiden Linsen 18, 24 können beispielsweise als Meniskus-Linsen ausgebildet sein. An der ersten Seite der ersten Linse 18 ist eine erste
Grenzfläche 20 ausgebildet. An der zweiten Seite der ersten Linse 18 ist eine zweite Grenzfläche 22 ausgebildet. Die erste Seite der ersten Linse 18 und die erste Grenzfläche 20 sind konkav ausgebildet und die zweite Seite der ersten Linse 18 und die zweite Grenzfläche 22 sind konvex ausgebildet.
Durch die konkave erste Seite der ersten Linse 18 bzw. durch die erste Grenzfläche 20 ist eine erste Ausnehmung 21 gebildet, in der zumindest ein Teil der Strahlungsanordnung 16 angeordnet ist. Beispielsweise ist eine die
elektromagnetische Strahlung emittierende Seite und/oder Oberfläche der Strahlungsanordnung 16 in der ersten
Ausnehmung angeordnet. Beispielsweise ist die
Strahlungsanordnung 16 vollständig in der ersten Ausnehmung 21 angeordnet.
Die zweite Linse 24 weist eine erste Seite, die der ersten Linse 18 zugewandt ist, und eine zweite Seite, die von der ersten Linse 18 abgewandt ist, auf. An der ersten Seite der zweiten Linse 24 ist eine dritte Grenzfläche 26 ausgebildet und an der zweiten Seite der zweiten Linse 24 ist eine vierte Grenzfläche 28 ausgebildet. Die erste Seite der zweiten Linse 24 und die dritte Grenzfläche 26 sind konkav ausgebildet und bilden eine zweite Ausnehmung 27. Die zweite Seite der zweiten Linse 24 ist konvex ausgebildet. Die erste Linse 18 ist zumindest teilweise in der zweiten Ausnehmung 27 der zweiten Linse 24 angeordnet. Beispielsweise ist die erste Linse 18 vollständig in der zweiten Ausnehmung 27 der zweiten Linse 24 angeordnet.
Die Strahlungsanordnung 16 erzeugt mit Hilfe der
Linsenanordnung 15 umzulenkende elektromagnetische Strahlung 31 und strahlt die umzulenkende elektromagnetische Strahlung 31 in den in Figur 3 über der Strahlungsanordnung 16
liegenden Halbraum ab. Dabei wird bei diesem
Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass die
Strahlungsquelle der Strahlungsanordnung 16 näherungsweise eine punktförmige Strahlungsquelle ist. Die umzulenkende elektromagnetische Strahlung 31 tritt an der ersten
Grenzfläche 20 in die erste Linse 18 und damit in die
Linsenanordnung 15 ein. Die in die Linsenanordnung 15
eingetretene elektromagnetische Strahlung kann auch als eingekoppelte Strahlung bezeichnet werden. Die in die
Linsenanordnung 15 eingetretene Strahlung wird nacheinander an der ersten Grenzfläche 20, an der zweiten Grenzfläche 22, an der dritten Grenzfläche 26 und an der vierten Grenzfläche 28 gebrochen. Die in die Linsenanordnung 15 eingetretene Strahlung tritt an der vierten Grenzfläche 28 aus der
Linsenanordnung 15 aus und kann dann als ausgetretene
elektromagnetische Strahlung 30 bezeichnet werden. Die umzulenkende elektromagnetische Strahlung 31 wird somit mit Hilfe der Linsenanordnung vier Mal gebrochen und tritt dann als umgelenkte, austretende elektromagnetische Strahlung 30 aus der Linsenanordnung 15 aus. Bei der emittierten und/oder umzulenkenden elektromagnetische Strahlung 31 kann es sich beispielsweise um Licht im sichtbaren Bereich und/oder um UV- Licht oder Infrarot-Licht handeln. Die Vorrichtung 14 kann beispielsweise als Glühlampen-
Retrofit ausgebildet sein. Beispielsweise kann die zweite Seite der zweiten Linse 24 und/oder die vierte Grenzfläche 28 einer herkömmlichen Glühlampe entsprechend geformt und/oder ausgebildet sein, so dass die Linsenanordnung 15 der
Vorrichtung 14 das äußere Erscheinungsbild einer Glühlampe gibt. Alternativ dazu kann die Vorrichtung 14 einen in Figur 3 gestrichelt angedeuteten Außenkörper, beispielsweise einen Glaskolben aufweisen, der einer herkömmlichen Glühlampe entsprechend ausgebildet ist.
Die erste Linse 18 und/oder die zweite Linse 24 können Glas und/oder Kunststoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
Ferner können die erste und/oder die zweite Linse 18, 24 mit dem Träger, dem Sockel und/oder dem Kühlkörper der
Vorrichtung 14 thermisch gekoppelt sein. Die thermische
Kopplung kann beispielsweise über direkten körperlichen
Kontakt erfolgen, so dass während des Betriebs der
Strahlungsanordnung 16 entstehende Wärme über die
entsprechende Linse 18, 24 abgeführt werden kann. In anderen Worten können die erste und/oder die zweite Linse 18, 24 als Kühlelement und/oder Kühlkörper für die Strahlungsanordnung 16 dienen. In diesem Zusammenhang ist es besonders
vorteilhaft, wenn die entsprechende Linse 18, 24 Material mit einem besonders hohen Wärmeleitkoeffizienten, beispielsweise Glas, aufweist. Alternativ oder zusätzlich können eine, zwei oder mehr der Grenzflächen 20, 22, 26, 28 beispielsweise streuend und/oder matt ausgebildet sein. Dadurch kann die umzulenkende Strahlung 31 gestreut werden. Dies kann dazu beitragen, dass die ausgetretene elektromagnetische Strahlung 30 eine verschmierte, homogenisierte und/oder gleichmäßige Zielstrahlungsverteilung aufweist und/oder dass Strukturen der Strahlungsanordnung 16, beispielsweise der
Strahlungsquellen, verschleiert werden.
Figur 4 zeigt eine erste Strahlstärkeverteilung 32 der ausgekoppelten Strahlung 32, die der Zielstrahlungsverteilung der aus der Vorrichtung 14 gemäß Figur 3 ausgekoppelten
Strahlung 30 entspricht. Aus Figur 4 geht hervor, dass die erste Strahlstärkeverteilung 32 in einem großen
Winkelbereich, beispielsweise zwischen 130° und -130° im Wesentlichen gleichmäßig ist. Die erste Strahlstärkeverteilung 32 kann somit als
gleichmäßige und/oder omnidirektionale Strahlstärkeverteilung bezeichnet werden. Ferner entspricht die erste
Strahlstärkeverteilung 32 der vorgegebenen
Zielstrahlungsverteilung, weshalb sich die Vorrichtung 14 gemäß Figur 3 zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit der vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung eignet.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 14 mit der Linsenanordnung 15 und der Strahlungsanordnung 16, das weitgehend dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel die Strahlungsanordnung 16 keine punktförmige Strahlungsquelle sondern eine flächig ausgedehnte Strahlungsquelle aufweist. Beispielsweise kann die Strahlenanordnung 16 gemäß Figur 5 einen ausgedehnten Flächenstrahler und/oder beispielsweise ein, zwei oder mehr Strahlungsquellen, beispielsweise Licht emittierende
Bauelemente, aufweisen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Quellstrahlungsverteilung der umzulenkenden
Strahlung 31 mit Hilfe der Strahlungsanordnung 15 in
elektromagnetische Strahlung, nämlich in austretende
elektromagnetische Strahlung 30, mit der vorgegebenen
Zielstrahlungsverteilung konvertiert .
Figur 6 zeigt eine zweite Strahlstärkeverteilung 34 der austretenden elektromagnetischen Strahlung 30, die der
Zielstrahlungsverteilung der Vorrichtung 14 gemäß Figur 5 entspricht. Die zweite Strahlstärkeverteilung 34 ist in einem großen Winkelbereich, beispielsweise von 130° bis -130° gleichmäßig oder zumindest im Wesentlichen gleichmäßig und kann daher auch als gleichmäßige und/oder omnidirektionale Strahlstärkeverteilung bezeichnet werden. Somit eignet sich auch die in Figur 5 gezeigte Vorrichtung 14 zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit der vorgegebenen
ZielstrahlungsVerteilung . Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 14, das weitgehend dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 14 entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel die Linsenanordnung 15 an der zweiten Grenzfläche 22 eine erste Stufe 33 und an der dritten Grenzfläche 26 eine zweite Stufe 35 aufweist. Alternativ oder zusätzlich können auch die erste Grenzfläche 20 und/oder die vierte Grenzfläche 28 eine Stufe aufweisen oder eine, zwei oder mehr der Grenzflächen 20, 22, 26, 28 können je zwei oder mehr Stufen aufweisen. Die erste bzw. die zweite Linse 18, 24 können in diesem Zusammenhang auch als Fresnellinsen bezeichnet werden. Das Ausbilden der ersten und/oder zweiten Stufe 33, 35 kann auch als Fresnellisieren der entsprechenden Linse 18, 24 bezeichnet werden. Die fresnellisierten Linsen 18, 24 sind verglichen mit Linsen, die nicht fresnellisiert sind, jedoch bei gegebener
Quellstrahlungsverteilung die gleiche, oder weitgehend gleiche Zielstrahlungsverteilung erzeugen, dünner und
dementsprechend leichter ausgebildet. Die Stufen 33, 35 sind beispielsweise so ausgebildet, dass sie keine
Hinterschneidung im Material der entsprechenden Linse 18, 25 aufweisen .
Figur 8 zeigt eine dritte Strahlstärkeverteilung 36, die der Zielstrahlungsverteilung der Vorrichtung 14 gemäß Figur 7 entspricht. Die dritte Strahlstärkeverteilung 36 ist in einem großen Winkelbereich gleichmäßig oder zumindest im
Wesentlichen gleichmäßig und kann daher als gleichmäßige und/oder omnidirektionale Strahlstärkeverteilung bezeichnet werden.
Figur 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Linsenanordnung, beispielsweise der vorstehend erläuterten Linsenanordnung 15. Das Verfahren dient dazu, abhängig von der vorgegebenen
Quellstrahlungsverteilung, beispielsweise der lambert' sehen Strahlstärkeverteilung 10, die Linsenanordnung 15 so
auszubilden, dass mit ihrer Hilfe die vorgegebene Zielstrahlungsverteilung, beispielsweise die omnidirektionale Zielstrahlungsverteilung 12 und/oder die erste, zweite oder dritte Zielstrahlungsverteilung 32, 34, 36 erzeugt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird davon ausgegangen, dass die emittierende Fläche der
Strahlungsanordnung 16 klein gegenüber der Linsenanordnung 14 ist, beispielsweise um einen Faktor zehn oder mehr kleiner, beispielsweise so klein, dass für Berechnung der Durchmesser der die elektromagnetische Strahlung emittierenden Fläche der Strahlungsanordnung 16 vernachlässigt werden kann.
Beispielsweise kann die Strahlungsquelle der
Strahlungsanordnung 16 als punktförmige Strahlungsquelle vorausgesetzt werden (siehe Figur 3) . Alternativ dazu kann auch von einer flächig ausgedehnten Strahlungsquelle
ausgegangen werden (siehe Figur 5) .
In einem Schritt S2 wird die Quellstrahlungsverteilung vorgegeben. Beispielsweise wird die Quellstrahlungsverteilung in Abhängigkeit der verwendeten Strahlungsanordnung 16 vorgegeben. Beispielsweise kann die Quellstrahlungsverteilung durch Vermessen der Strahlstärkeverteilung der von der
Strahlungsanordnung 16 emittierten elektromagnetische
Strahlung empirisch ermittelt und dann zum Herstellen der Linsenanordnung 15 vorgegeben werden. Alternativ dazu kann als Quellstrahlungsverteilung die lambert'sche
Strahlungsverteilung 10 vorgegeben werden.
In einem Schritt S4 wird die Zielstrahlungsverteilung
vorgegeben, beispielsweise die omnidirektionale
Strahlungsverteilung 12 und/oder die erste, zweite oder dritte Zielstrahlungsverteilung 32, 34, 36. Die
Zielstrahlungsverteilung kann beispielsweise gemäß einem einzuhaltenden Maßstab, gemäß einer gesetzlichen Vorschrift und/oder gemäß Designvorstellungen eines Leuchtendesigners vorgegeben werden.
Die Quellstrahlungsverteilung und/oder die
Zielstrahlungsverteilung können als Strahlstärkeverteilung vorgegeben werden, wie beispielsweise in den Figuren 1, 2, 4, 6 und 8 gezeigt. Alternativ dazu kann die
Quellstrahlungsverteilung und/oder die
Zielstrahlungsverteilung als eine kumulative
Energieverteilung und/oder als ein kumulativer Lichtstrom vorgegeben werden. Die kumulative Energieverteilung und/oder der kumulative Lichtstrom können beispielsweise abhängig von der entsprechenden Strahlstärkeverteilung ermittelt werden. Insbesondere kann der kumulative Lichtstrom durch Integration der Strahlstärkeverteilung von einem ersten Grenzwinkel zu einem zweiten Grenzwinkel ermittelt werden.
Figur 10 zeigt beispielsweise ein Diagramm, bei dem der prozentuale kumulative Lichtstrom LS einer Strahlungsquelle in Abhängigkeit eines Grenzwinkels W der emittierten
Strahlung angegeben ist. Der Grenzwinkel W verläuft in Figur 10 beispielsweise von Raumwinkel 0° bis Raumwinkel 145°.
Beispielsweise ist in dem Diagramm ein Quelllichtstromverlauf QS angetragen, der beispielsweise dem eines lambert ' sehen Strahlers, beispielsweise der der Strahlungsquelle 16, entspricht. Der Quelllichtstromverlauf QS kann beispielsweise durch Integration der lambert ' sehen Strahlungsverteilung 10 von 0° bis 90° Raumwinkel ermittelt werden. Der
Quelllichtstromverlauf QS ist in Figur 10 als durchgezogene Linie dargestellt. Die emittierte Strahlung ist
beispielsweise die umzulenkende Strahlung 31.
Der kumulative Lichtstrom LS und damit der
Quelllichtstromverlauf QS sind von dem Grenzwinkel W der emittierten Strahlung abhängig, wobei der Grenzwinkel W einem Quellwinkel zwischen einem ausgewählten Strahlengang der Strahlung und einer vertikalen Achse eines globalen
Koordinatensystems entspricht, wobei die vertikale Achse beispielsweise parallel zu der Flächennormalen auf der
Oberfläche der Strahlungsquelle sein kann. Der kumulative
Lichtstrom LS weist an einem beispielhaft vorgegebenen ersten Quellwinkel QW1 einen ersten Lichtstromwert LSI auf. Der gleiche erste Lichtstromwert LSI wird bei einem vorgegeben Ziellichtstromverlauf ZS bei einem ersten Zielwinkel ZW1 erreicht, der sich um einen Umlenkwinkel UW von dem ersten Quellwinkel QW unterscheidet. Der Umlenkwinkel UW variiert in Abhängigkeit des Quellwinkels und des Zielwinkels.
Beispielsweise muss der Anteil der umzulenkenden
elektromagnetischen Strahlung, dessen Strahlengang mit der Flächennormalen den ersten Quellwinkel QW1 einschließt, um den Umlenkwinkel UW weg von der Flächennormalen umgelenkt werden, so dass der Strahlengang der entsprechenden
umgelenkten elektromagnetischen Strahlung den ersten
Zielwinkel ZW1 mit der Flächennormalen einschließt. Für elektromagnetische Strahlung, deren Strahlengang einen anderen Quellwinkel mit der Flächennormalen einschließt, kann dann ein anderer Umlenkwinkel ermittelt werden. Erfolgt eine derartige Umlenkung der elektromagnetischen Strahlung für alle Strahlengänge der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung 31, so kann mit Hilfe der Strahlungsanordnung 15 elektromagnetische Strahlung mit dem Ziellichtstromverlauf ZS erzeugt werden. Der Ziellichtstromverlauf ZS ist dann
repräsentativ für die vorgegebene Zielstrahlungsverteilung.
In einem Schritt S8 erfolgt die Ermittlung der Umlenkwinkel UW. Dabei kann beispielsweise zunächst eine paarweise
Zuordnung der Zielwinkel ZW zu den Quellwinkel QW erfolgen, bei denen jeweils der gleiche kumulative Lichtstrom LS vorliegt. Die Ermittlung der Umlenkwinkel UW kann dann einfach durch Subtraktion der Quellwinkel QW von den
entsprechenden Zielwinkeln ZW erfolgen. Bezogen auf die
Strahlungsanordnung 15 wird die Umlenkung der einzukoppelnden Strahlung 31 durch Brechung der einzukoppelnden Strahlung 31 an den vier Grenzflächen 20, 22, 26, 28 erreicht.
Figur 11 zeigt ein Diagramm, bei dem ein Zielwinkelverlauf ZW in Abhängigkeit der entsprechenden Quellwinkel angetragen ist, wobei auch ein Quellwinkelverlauf QW, der repräsentativ für die entsprechenden Quellwinkel ist, in dem Diagramm eingetragen ist. Außerdem sind zwischen dem
Quellwinkelverlauf QW und dem Zielwinkelverlauf ZW ein erster Zielwinkelverlauf ZW1, ein zweiter Zielwinkelverlauf ZW2 und ein dritter Zielwinkelverlauf ZW3 angetragen.
Jeder Strahlengang der mit Hilfe der Linsenanordnung 15 umzulenkenden Strahlung 31, der mit der Flächennormalen auf der Strahlungsquelle einen ersten Quellwinkel QW1
einschließt, schließt nach dem Eintreten in die erste Linse 18 aufgrund der Brechung an der ersten Grenzfläche 20 um einen ersten Brechungswinkel Bl einen Zielwinkel ein, der dem ersten Quellwinkel QW1 über den ersten Zielwinkelverlauf ZW1 zugeordnet ist. Die Strahlengänge, die vor dem Eintreten in die erste Linse 18 den ersten Quellwinkel QW1 mit der
Flächennormalen auf der Strahlungsquelle einschließen, schließen nach Austreten aus der ersten Linse 18 aufgrund der Brechung an der zweiten Grenzfläche 22 um einen zweiten
Brechungswinkel B2 mit der Flächennormalen auf der
Strahlungsquelle einen Zielwinkel ein, der dem ersten
Quellwinkel QW1 über den zweiten Zielwinkelverlauf ZW2 zugeordnet ist. Die Strahlengänge, die vor dem Eintreten in die erste Linse 18 mit der Flächennormalen auf der
Strahlungsquelle den ersten Quellwinkel QW1 einschließen, schließen nach der Brechung an der dritten Grenzfläche 26 um einen dritten Brechungswinkel B3 mit der Flächennormalen auf der Strahlungsquelle einen Zielwinkel ein, der dem ersten Quellwinkel QW1 über den dritten Zielwinkelverlauf ZW3 zugeordnet ist. Die Strahlengänge, die vor dem Eintreten in die erste Linse 18 mit der Flächennormalen auf der
Strahlungsquelle den ersten Quellwinkel QW1 einschließen, schließen nach der Brechung an der vierten Grenzfläche 28 um einen vierten Brechungswinkel B4 mit der Flächennormalen einen ersten Zielwinkel ZW1 ein, der dem ersten Quellwinkel QW1 über den Zielwinkelverlauf ZW zugeordnet ist. Somit schließen die Strahlengänge des Anteils der aus der
Linsenanordnung 14 austretenden elektromagnetischen Strahlung 30, dessen Strahlengänge vor dem Eintreten in die erste Linse 18 mit der Flächennormalen auf der Strahlungsquelle den ersten Quellwinkel QW1 einschließen, beim Austreten aus der Linsenanordnung 14 mit der Flächennormalen auf der
Strahlungsquelle den ersten Zielwinkel ZW1 ein.
Die ersten, zweiten, dritten und vierten Brechungswinkel Bl, B2, B3, B4 zu je einem der Quellwinkel summieren sich zu dem dem Quellwinkel entsprechenden Umlenkwinkel UW.
Beispielsweise ergibt die Summe des ersten Brechungswinkels Bl, des zweiten Brechungswinkels B2, des dritten
Brechungswinkel B3 und des vierten Brechungswinkels B4 entlang des Strahlengangs der mit dem ersten Quellwinkel QWl eingekoppelten Strahlung den dem ersten Quellwinkel QWl zugeordneten Umlenkwinkel UW. Der Umlenkwinkel UW
repräsentiert den Unterschied zwischen bzw. die Differenz von Quellwinkel und Zielwinkel.
Bei dem in Figur 11 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Brechungskräfte der Grenzflächen 20, 22, 26, 28 gleichmäßig auf alle vier Grenzflächen 20, 22, 26, 28 verteilt. In anderen Worten sind die vier Brechungswinkel Bl, B2, B3, B4 gleich groß. Somit sind auch die Brechkräfte der ersten und der zweiten Linse 18, 24 gleich groß. Bei alternativen
Ausführungsbeispielen können die Brechkräfte jedoch auch ungleichmäßig verteilt werden, beispielsweise kann die
Vorgabe eines bestimmten äußeren Erscheinungsbildes eine Randbedingung für die vierte Grenzfläche 28 vorgeben,
aufgrund der eine gleichmäßige Verteilung der Brechkräfte nicht möglich oder nicht sinnvoll ist.
In einem Schritt S10 werden, beispielsweise mit Hilfe der in Fig. 12 gezeigten Snellius ' sehen Brechungsgesetze, die in
Fig. 13 und/oder Fig. 14 gezeigten Oberflächenprofile 40, 42, 46, 48 der Grenzflächen 20, 22, 26, 28 ermittelt.
Dabei zeigt Figur 12 beispielweise einen der Strahlengänge der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung 31, wie er an der ersten Grenzfläche 20 gebrochen wird und wie abhängig von dem Strahlengang der umzulenkenden elektromagnetischen
Strahlung 31 bei vorgegebenem ersten Brechungswinkel Bl der Neigungswinkel der ersten Grenzfläche 20 relativ zu dem
Strahlengang ermittelt werden kann.
Der Raum zwischen der ersten Grenzfläche 20 und der
Strahlungsanordnung 16 ist beispielsweise mit Luft und/oder einem Schutzgas gefüllt und/oder weist einen Unterdruck gegenüber einer Umgebung der Vorrichtung 14 und einen ersten Brechungsindex Nl auf. Das Material der ersten Linse 18 weist beispielsweise einen zweiten Brechungsindex N2 auf. Der beispielhafte Strahlengang der umzulenkenden Strahlung 31 schließt mit einer Normalen auf der ersten Grenzfläche 20 einen Eintrittswinkel ein. Die Normale auf der ersten
Grenzfläche entspricht grundsätzlich nicht der
Flächennormalen auf der Strahlungsquelle, wobei die Normale und die Flächennormale in Ausnahmefällen parallel sein können, beispielsweise wenn der Strahlengang der
einzukoppelnden Strahlung 31 den Quellwinkel 0° mit der
Flächennormalen einschließt. Der Begriff „Normale" wird in dieser Anmeldung für eine Gerade verwendet, die an einem Schnittpunkt eines Strahlengangs mit einer der Grenzflächen 20, 22, 26, 28 senkrecht auf der entsprechenden Grenzfläche 20, 22, 26, 28 steht. Die umzulenkende Strahlung 31 wird an der ersten Grenzfläche 20 hin zu der Normalen auf der ersten Grenzfläche um einen Brechungswinkel φ gebrochen. Nach der Brechung schließt der Strahlengang der in die erste Linse 18 eingetretenen elektromagnetischen Strahlung mit der Normalen auf der ersten Grenzfläche 20 einen Winkel ß ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Brechungswinkel φ dem ersten Brechungswinkel Bl . Bei Brechung an der zweiten, dritten und vierten Grenzfläche 22, 26, 28 entspricht der Brechungswinkel φ dem zweiten, dritten bzw. vierten
Brechungswinkel B2, B3, B4. Ist der Strahlengang der
umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung 31 bekannt, so ist auch bekannt, welchen Quellwinkel QW der Strahlengang mit der Flächennormalen auf der Strahlungsanordnung 16
einschließt. Bei bekanntem Quellwinkel QW ist somit der
Eintrittswinkel repräsentativ für den Neigungswinkel der Grenzfläche 20, 22, 26, 28 bezüglich der Flächennormalen auf der Strahlungsanordnung 16 an dem Schnittpunkt des
entsprechenden Strahlengangs mit der entsprechenden
Grenzfläche 20, 22, 26, 28. Eine erste Formel Fl zeigt den aus der grafischen Darstellung entnehmbaren als Snellius ' sches Brechungsgesetz bekannten physikalischen Zusammenhang. Eine zweite Formel F2 entspricht einer Auflösung der ersten Formel Fl nach dem Winkel ß. Eine dritte Formel F3 zeigt die Abhängigkeit des Brechungswinkels φ vom Eintrittswinkel unter Zuhilfenahme der ersten Formel Fl und der zweiten Formel F2. Aus der dritten Formel F3 geht hervor, dass der Brechungswinkel φ nur von abhängig ist. In anderen Worten besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen φ und . Eine Formel F4 zeigt eine Umkehrfunktion der
Funktion aus der dritten Formel F3. Die Umkehrfunktion liefert den Winkel in Abhängigkeit von φ. Somit kann bei vorgegebenem Strahlengang und dadurch bekanntem Quellwinkel und bekanntem Brechungswinkel φ die Neigung der Grenzfläche 20, 22, 26, 28 an dem Schnittpunkt des entsprechenden
Strahlengangs mit der entsprechenden Grenzfläche 20, 22, 26, 28 ermittelt werden. Beispielsweise kann die Neigung der ersten Grenzfläche 20 an dem Schnittpunkt des Strahlengangs der einzukoppelnden Strahlung 31 mit der ersten Grenzfläche 20 bei vorgegebenem Strahlengang und daher bekanntem
Quellwinkel QW abhängig von dem Brechungswinkel φ,
beispielsweise dem ersten Brechungswinkel Bl, ermittelt werden .
Somit kann zu jedem Strahlengang der umzulenkenden
elektromagnetischen Strahlung 31 der entsprechende
Quellwinkel ermittelt werden. Abhängig von dem Quellwinkel können dann der Umlenkwinkel UW und beispielsweise der erste Brechungswinkel Bl ermittelt werden. Abhängig von dem ersten Brechungswinkel Bl kann dann der Neigungswinkel der ersten Grenzfläche 20 an dem Schnittpunkt des entsprechenden
Strahlengangs mit der ersten Grenzfläche 20 ermittelt werden. Die Neigungswinkel der zweiten, dritten und vierten
Grenzfläche 22, 26, 28 können dementsprechend ermittelt werden. Dabei werden die Neigungswinkel der zweiten
Grenzfläche 22 abhängig von den Strahlengängen der an der ersten Grenzfläche 20 gebrochenen elektromagnetischen
Strahlung und den zweiten Brechungswinkeln B2, die
Neigungswinkel der dritten Grenzfläche 26 abhängig von den Strahlengängen der an der zweiten Grenzfläche 22 gebrochenen elektromagnetischen Strahlung und den dritten
Brechungswinkeln B3 und die Neigungswinkel der vierten
Grenzfläche 22 abhängig von den Strahlengängen der an der dritten Grenzfläche 28 gebrochenen elektromagnetischen
Strahlung und den vierten Brechungswinkeln B4 ermittelt.
Fig. 13 zeigt ein Diagramm, bei dem an der horizontalen Achse ein Radius R der Linsen 18, 24 angetragen ist und bei dem an der vertikalen Achse die Höhe H der Linsen 18, 24 angetragen ist und bei dem Ausführungsbeispiele eines ersten
Oberflächenprofils 40 der ersten Grenzfläche 20, eines zweiten Oberflächenprofils 42 der zweiten Grenzfläche 22, eines dritten Oberflächenprofils 46 der dritten Grenzfläche 26 und eines vierten Oberflächenprofils 48 der vierten
Grenzfläche 28 angetragen sind. Die Flächennormale ist parallel zu der vertikalen Achse.
Beispielsweise kann mit der Berechnung des ersten
Oberflächenprofils 40 begonnen werden. Da die Schnittpunkte der Strahlengänge mit den Grenzflächen 20, 22, 26, 28 für die Berechnung relevant sind, können Startpunkte der Berechnung vorgegeben werden, wobei die Startpunkte beispielsweise repräsentativ für Schnittpunkte eines ausgewählten
Strahlengangs mit den Grenzflächen 20, 22, 26, 28 sind. Als Startpunkt für die Berechnung des ersten Oberflächenprofils 40 der ersten Grenzfläche 20 wird beispielsweise ein erster Startpunkt SP1 auf der Y-Achse gewählt, wobei beispielsweise ein Strahlengang der umzulenkenden elektromagnetischen
Strahlung 31 auf der Y-Achse liegt, der den Quellwinkel 0° mit der Flächennormalen einschließt. Ausgehend von dem ersten Startpunkt SP1 werden anhand der Quellwinkel die ersten
Brechungswinkel Bl ermittelt und anhand der ersten Brechungswinkel Bl die Neigungswinkel der ersten Grenzfläche 20, wodurch das erste Oberflächenprofil 40 entsteht. Nach Ermittlung des ersten Oberflächenprofils 40 kann
beispielsweise ein zweiter Startpunkt SP2 vorgegeben werden und die Ermittlung des zweiten Oberflächenprofils 42 kann ausgehend von dem zweiten Startpunkt SP2 der Ermittlung des ersten Oberflächenprofils 40 entsprechend unter Verwendung der zweiten Brechungswinkel B2 erfolgen. Nach Ermittlung des zweiten Oberflächenprofils 42 kann beispielsweise ein dritter Startpunkt SP3 vorgegeben werden und ausgehend von dem dritten Startpunkt SP3 kann die Ermittlung des dritten
Oberflächenprofils 46 entsprechend der Ermittlung des ersten Oberflächenprofils 40 unter Verwendung der dritten
Brechungswinkel B3 erfolgen. Nach Ermittlung des dritten Oberflächenprofils 46 kann ein vierter Startpunkt SP4 vorgegeben werden und ausgehend von dem vierten Startpunkt SP4 kann die Ermittlung des vierten Oberflächenprofils 48 entsprechend der Ermittlung des ersten Oberflächenprofils 20 unter Verwendung der vierten Brechungswinkel B4 erfolgen.
Beispielsweise wird die umzulenkende elektromagnetische
Strahlung 31 mit dem ersten Quellwinkel QW1 dem ersten
Oberflächenprofil 40 entsprechend an der ersten Grenzfläche 20 um den ersten Brechungswinkel Bl gebrochen. Die an der ersten Grenzfläche 20 gebrochene elektromagnetische Strahlung wird an der zweiten Grenzfläche 22 dem zweiten
Oberflächenprofil 42 entsprechend um den zweiten
Brechungswinkel B2 gebrochen. Die an der zweiten Grenzfläche 22 gebrochene elektromagnetische Strahlung wird gemäß dem dritten Oberflächenprofil 46 an der dritten Grenzfläche 26 um den dritten Brechungswinkel B3 gebrochen. Die an der dritten Grenzfläche 26 gebrochene elektromagnetische Strahlung wird gemäß dem vierten Oberflächenprofil 48 an der vierten
Grenzfläche 28 um den vierten Brechungswinkel B4 gebrochen, so dass die ausgetretene elektromagnetische Strahlung 30 bzgl. der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung um den Umlenkwinkel UW hin zu dem ersten Zielwinkel ZW1 gebrochen wurde. Da diese Brechungsvorgänge entlang aller Strahlengänge der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung 31 erfolgen, weist die ausgetretene elektromagnetische Strahlung 30 die vorgegebene Zielstrahlungsverteilung auf. Nach dem Ermitteln der Oberflächenprofile 40, 42, 46, 48 können die Linsen 18, 24 hergestellt werden, beispielsweise im Spritzgussverfahren oder durch andere bekannte Verfahren zum Ausbilden optischer Linsen. Fig. 14 zeigt die ermittelten Oberflächenprofile 40, 42, 46, 48 bei fresnellisierten Linsen, beispielsweise entsprechend den in Figur 7 gezeigten fresnellisierten Linsen 18 und 24. Im Unterschied zu der Ermittlung der Oberflächenprofile 40, 42, 46, 48 gemäß Figur 13 wurden bei den Oberflächenprofilen 40, 42, 46, 48 gemäß Figur 14 beim Berechnen des zweiten Oberflächenprofils 42 ein fünfter Startpunkt SP5 und beim Ermitteln des dritten Oberflächenprofils 46 ein sechster Startpunkt SP6 vorgegeben. Die Ermittlung des zweiten
Oberflächenprofils 42 erfolgt dann ausgehend von dem zweiten Startpunkt SP2 und wird beim Erreichen des Strahlengangs mit dem fünften Startpunkts SP5 ausgehend von dem fünften
Startpunkt SP5 neu gestartet. Die Ermittlung des dritten Oberflächenprofils 46 erfolgt ausgehend von dem dritten
Startpunkt SP3 und wird beim Schneiden des Strahlengangs mit dem sechsten Startpunkt SP6 ausgehend von dem sechsten
Startpunkt SP6 neu gestartet. Durch Vorgabe des fünften bzw. sechsten Startpunkts SP5, SP6, entstehen die erste bzw.
zweite Stufe 33, 35. Die Stufen 33, 35 können beispielsweise so vorgegeben werden, dass die Strahlengänge der
umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung ausgehend von den entsprechenden Grenzflächen 22, 26 parallel zu den
Einschnitten in das Material der entsprechenden Linse 18, 24 verlaufen. Ferner können die gestuften Oberflächenprofile 46, 48 so ermittelt werden, dass sie keine Hinterschneidung aufweisen. Dies kann zu einem einfachen Herstellen der entsprechenden Linsen 18, 24, beispielsweise im
Spritzgussverfahren, beitragen. Falls mit Hilfe der gemäß dem vorstehend erläuterten
Verfahren hergestellten Linsenanordnung 14 nicht wie
gewünscht die vorgegebene Zielstrahlungsverteilung erzielt werden kann, so können die Oberflächenprofile und/oder die Grenzflächen der Linsen 18, 24 beispielsweise iterativ angepasst werden. Abweichungen von der gewünschten
Zielstrahlungsverteilung können beispielsweise Abweichungen von der erwünschten Omnidirektionalität und/oder von der gewünschten Gleichmäßigkeit sein. Die Abweichungen können beispielsweise aufgrund von Fresnelreflexen an den
Oberflächen der Linsen 18, 24, aufgrund von Schattenwürfen an Fresnelkanten, aufgrund der tatsächlichen flächigen
Ausdehnung der Strahlungsanordnung 16 bzw. der
Strahlungsquelle und/oder aufgrund anderer ursprünglich nicht berücksichtigter Faktoren auftreten. Das iterative Anpassen umfasst beispielsweise ein iteratives Kompensieren der
Abweichungen. Beispielsweise kann die mit Hilfe einer ersten Linsenanordnung tatsächlich erzielte Zielstrahlungsverteilung ermittelt werden und abhängig von der tatsächlich erzielten Zielstrahlungsverteilung kann dann eine neue
Zielstrahlungsverteilung, bei der die Abweichungen
berücksichtigt sind, zum Herstellen einer zweiten
Linsenanordnung vorgegeben werden. Die tatsächliche
Zielstrahlungsverteilung der zweiten Linsenanordnung kann dann näher an der ursprünglich vorgegebenen eigentlich gewünschten Zielstrahlungsverteilung sein.
Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Linsenanordnung 15, das weitgehend dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in Figur 15 gezeigten Ausführungsbeispiel die erste und die zweite Linse 18, 24 aus beispielsweise insgesamt drei Teilen bestehen, wobei ein Linsenelement 50 Teil der ersten Linse 18 und Teil der zweiten Linse 24 ist. Alternativ dazu können die Linsen 18, 24 aus weiteren Linsenelementen gebildet sein.
Fig. 16 zeigt das Linsenelement 50, insbesondere einen Teil des Linsenelements 50, in einem Formwerkzeug zum Herstellen des Linsenelements 50. Das Formwerkzeug weist einen ersten Formkörper 52 und einen zweiten Formkörper 54 auf. Aus Figur 16 geht insbesondere hervor, dass das Linsenelement 50 einfach ohne Hinterschneidung herstellbar ist. Das Vorsehen des Linsenelements 50 kann auch zu einer einfachen
Herstellung der Linsen 18, 24 beitragen. Beispielsweise können auch die Linsen 18, 24 ohne Hinterschneidung
hergestellt werden. Fig. 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Linsenanordnung 15, das weitgehend dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in Figur 17 gezeigten Ausführungsbeispiel die Linsenanordnung 15 länglich gestreckt ist und/oder beispielsweise mittels Extrudieren hergestellt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können auch mehr als zwei Linsen 18, 24 angeordnet sein, beispielsweise eine dritte, eine vierte und/oder weitere Linsen. Die Anzahl der Grenzflächen, an denen die umzulenkende Strahlung
gebrochen wird, erhöht sich dementsprechend jeweils um zwei. Beim Ermitteln der Oberflächenprofile 40, 42, 46, 48 können noch zusätzliche Randparameter angegeben werden.
Beispielsweise können die Linsen 18, 24 einstückig
ausgebildet sein. Alternativ dazu jede einzelne der Linsen
18, 24 mehrstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die vierte Grenzfläche 28 und/oder die entsprechende zweite Seite der zweiten Linse 24 gemäß einem vorgegebenen äußeren
Erscheinungsbild vorgegeben werden. Alternativ oder
zusätzlich können auch die erste und/oder die vierte
Grenzfläche 20, 28 eine, zwei oder mehr Stufen aufweisen. Ferner können auch die zweite und/oder die dritte Grenzfläche 22, 26 eine zwei oder mehr weitere Stufen aufweisen. Ferner kann die Strahlungsanordnung 16 mit einem nicht dargestellten Kühlkörper und/oder einem Sockel verbunden sein. Die
Linsenanordnung 15 und/oder die Vorrichtung 14 können eine Lampe und/oder Leuchte bilden und/oder in einer Lampe
und/oder Leuchte angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer
Strahlung mit einer vorgegebenen Zielstrahlungsverteilung (12, ZS), mit
- einer Linsenanordnung (15), wobei die Linsenanordnung (15) eine erste Linse (18) hat, die eine erste Grenzfläche (20) und eine zweite Grenzfläche (22) aufweist, wobei die erste Grenzfläche (20) konkav und die zweite Grenzfläche (20) konvex ausgebildet ist und wobei die konkave erste
Grenzfläche (20) eine erste Ausnehmung (21) bildet, und wobei die Linsenanordnung (15) eine zweite Linse (24) hat, die eine dritte Grenzfläche (26) und eine vierte Grenzfläche (28) aufweist, wobei die dritte Grenzfläche (26) konkav und die vierte Grenzfläche (28) konvex ausgebildet ist und wobei die konkave dritte Grenzfläche (26) eine zweite Ausnehmung (27) bildet, in der zumindest ein Teil der ersten Linse (18) angeordnet ist, und mit
- einer Strahlungsanordnung (16) zum Erzeugen von umzulenkender elektromagnetischer Strahlung (31) mit einer vorgegebenen Quellstrahlungsverteilung (10, QS) , wobei die Strahlungsanordnung (16) so angeordnet ist, dass zumindest ein Anteil der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung (31) über die erste Grenzfläche (20) in die Linsenanordnung (15) eintritt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die vorgegebene Zielstrahlungsverteilung (10, QS) gleichmäßig ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste Linse (18) eine erste Brechkraft und die zweite Linse (24) eine zweite Brechkraft hat und bei der die
Grenzflächen (20, 22, 26, 28) so ausgebildet sind, dass die Brechkräfte gleich groß sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der mindestens eine der Grenzflächen (20, 22, 26, 28)
mindestens eine Stufe (29, 31) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der mindestens eine der beiden Linsen (18, 24) als Fresnel-Linse ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die
Strahlungsanordnung (16) zumindest teilweise in der ersten Ausnehmung (21) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Linsenanordnung (15) so ausgebildet ist, dass mindestens ein Anteil der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung (31) an jeder der Grenzflächen (20, 22, 26, 28) gebrochen wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Grenzflächen (20, 22, 26, 28) abhängig vom Brechungsindex des Materials der Linsen so ausgebildet sind, dass ein erster
Brechungswinkel (Bl) eingetretener elektromagnetischer
Strahlung an der ersten Grenzfläche (20), ein zweiter
Brechungswinkel (B2) der eingetretenen elektromagnetischen Strahlung an der zweiten Grenzfläche (22), ein dritter
Brechungswinkel (B3) der eingetretenen elektromagnetischen Strahlung an der dritten Grenzfläche (26) und/oder ein vierter Brechungswinkel (B4) von ausgetretener
elektromagnetischer Strahlung (30) an der vierten Grenzfläche (28) gleich groß sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die Strahlungsanordnung (16) eine erste Strahlungsquelle und mindestens eine zweite Strahlungsquelle zum Erzeugen der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung (31) aufweist.
10. Verfahren zum Herstellen einer Linsenanordnung (15), bei dem
- eine Quellstrahlungsverteilung (10, QS) von mit Hilfe der Linsenanordnung (15) umzulenkender Strahlung (31) vorgegeben wird, - eine Zielstrahlungsverteilung (12, ZS) von aus der Linsenanordnung (15) austretender elektromagnetischer
Strahlung (30) vorgegeben wird,
- abhängig von der vorgegebenen
Quellstrahlungsverteilung (10, QS) und der vorgegebenen
Zielstrahlungsverteilung (12, ZS) Quellwinkeln (QW) der umzulenkenden elektromagnetischen Strahlung (32) Zielwinkel (ZW) der austretenden elektromagnetischen Strahlung (30) zugeordnet werden,
- anhand der Zuordnung zu den Paaren von Quellwinkeln
(QW) und Zielwinkeln (ZW) Umlenkwinkel (UW) ermittelt werden, um die die umzulenkende elektromagnetische Strahlung (31) umgelenkt werden muss, damit die ausgetretene
elektromagnetische Strahlung (30) die vorgegebene
Zielstrahlungsverteilung (12, ZS) aufweist, und
- Oberflächenprofile (40, 42, 46, 48) der Grenzflächen (20, 22, 26, 28) der Linsenanordnung (15) ermittelt werden abhängig von den Quellwinkeln (QW) und den entsprechenden Umlenkwinkeln (UW) .
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem als
Zielstrahlungsverteilung (12, ZS) eine gleichmäßige
Strahlungsverteilung vorgegeben wird.
12. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem abhängig von den Quellwinkeln (QW) und den
entsprechenden Umlenkungswinkeln (UW) erste Brechungswinkel (Bl), zweite Brechungswinkel (B2), dritte Brechungswinkel (B3) und vierte Brechungswinkel (B4) ermittelt werden und bei dem das Oberflächenprofil (40) der ersten Grenzfläche (20) abhängig von den ersten Brechungswinkeln (Bl), das
Oberflächenprofil (42) der zweiten Grenzfläche (22) abhängig von den zweiten Brechungswinkeln (B2), das Oberflächenprofil (46) der dritten Grenzfläche (B3) abhängig von den dritten Brechungswinkeln (B3) und das Oberflächenprofil (48) der vierten Grenzfläche (28) abhängig von den vierten
Brechungswinkeln (B4) ermittelt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Brechungswinkel (Bl, B2, B3, B4) so vorgegeben werden, dass für
elektromagnetische Strahlung entlang eines Strahlengangs die Brechungswinkel (Bl, B2, B3, B4) gleich groß sind.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem als Quellstrahlungsverteilung (10, QS) eine lambert'sche Strahlungsverteilung vorgegeben wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem bei dem Ermitteln der Oberflächenprofile (40, 42, 46, 48) bei mindestens einer der Grenzflächen (20, 22, 26, 28) eine
Fresnelisierung durchgeführt wird.
PCT/EP2013/063739 2012-07-03 2013-06-28 Vorrichtung zum bereitstellen elektromagnetischer strahlung mit einer vorgegebenen zielstrahlungsverteilung und verfahren zum herstellen einer linsenanordnung WO2014005957A1 (de)

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