具有光导体和笛卡尔-透镜或-反射器的发光体的制作方法
专利名称：具有光导体和笛卡尔-透镜或-反射器的发光体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述特征的光导结构。
背景技术：
文献WO 2006/054199A1公开了这种光导结构。其具有光源、例如是LED或发出激光光线的元件，该光源光学地和杆形的光导体连接。光导体的背对光源的端部部段设计具有一种特定的结构或者具有一种特定的形状，其用于对光束的发射特性产生影响。因此通过光导结构这样改变光源的发射特性，即光线随后近似例如和在卤素灯或气体放电灯中相同地发出。这种解决方法的不利之处在于，即光导体的端部部段中的结构降低了光源的被传输的发射功率并且通过所述的发射特性阻止光源的光线有效地传输到目标区域中。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于改变光源的发射特性的光导结构，其构造简单并且高效。该目的通过一种根据权利要求1的特征部分所述的光导结构实现。根据本发明，光导结构具有光源，该光源和光导元件光学连接。在光导元件上还耦合了光学元件，其背对光导元件的表面设计为旋转椭圆体的部段的形状，其中部段的几何截面平面大约垂直于旋转椭圆体的纵向轴线延伸。该解决方法的优点在于，即利用初级光源的通过光导结构引导的光线产生了次级的光源，其地点和发光(通过椭圆体形的表面的对发光进行规划)有利地能匹配于应用或下面的光学系统，其中地点可以和初级光源的地点不同并且例如设置在光学系统的焦点中。以这种方式和方法实现了，即初级光源的机械组件、如杆、电流输送装置或冷却体不影响光学传输。特别有利的设计方案在从属权利要求中得出。光导元件优选地设计为杆形的并且通过光输入窗口和初级光源光学连接并且通过光输出窗口和光学元件耦合。光导元件的纵向轴线和光学元件的纵向轴线优选地大约彼此同轴延伸。在本发明的另一个设计方案中，光导元件的光输出窗口大约布置在旋转椭圆体形的光学元件的第一焦点中，由此，从光学元件中射出的光线是准直的。在本发明的另一个优选的设计方案中，光学元件的大约设计为旋转椭圆体形的部段是镜面反射的，由此光束在椭圆面的第二焦点中聚焦并且从那里扩展到背侧的半空间里。以这种方式在该地点处产生的次级光源现在可以有利地这样定位在反射器的焦点中或其附近，即它反射所有它的光线。反射器例如可以设计为椭圆形或抛物线形的。通过这样描述的光学形状，输入耦合到光导元件中并从那里传输的光线被从其光输出窗口传输到目标，不明显降低其光密度。为了使得由镜面反射的光输出部段反射的光束在从光学元件中射出时不会由于在表面处的折射而不受控制地偏转，因此面向引导元件的表面优选地设计为半球体形的， 其中半球体部段的中心点大约处于椭圆体形的输出部段的第二焦点中或者略微相对于该第二焦点偏移地布置。光导元件和光学元件力传递、材料连接和/或形状配合地相互连接。光学元件例如由塑料制成并且光导元件由玻璃制成。
下面根据实施例详细说明本发明。图中示出图1在透视图中示出了根据第一个实施例的光导结构；图2在侧视图中示出了根据第一个实施例的光导结构；图3在示意图中示出了根据第一个实施例的光导结构中的光束；图4在透视图中示出了根据第二个实施例的光导结构；图5在透视图中示出了根据第二个实施例的光导结构；和图6在示意图中示出了根据第二个实施例的光导结构中的光束。
具体实施例方式在图1中在透视图中示出了根据第一个实施例的光导结构1。该光导结构具有大约为杆形的光导元件2，该光导元件通过光输出窗口 4和光源6、例如是LED光学连接。光源6的光束随后通过光导元件2被弓I导至光输出窗口 8并且进入布置在其上的光学元件10 中，该光学元件具有相应于旋转椭圆体的部段设计的光输出部段11。图2在侧视图中公开了根据图1的光导结构1。在此能识别出，即从光源6发出的光束在光输出窗口 8之后大约呈锥形地进入光学元件10中并且通过相应于旋转椭圆体的部段设计的光输出部段11在从光学元件10中输出时被调直。光输出部段11的几何截面平面大约垂直于旋转椭圆体的旋转轴线延伸并且指向于光导元件2。椭圆体的用数字表示
的偏心率-如对于技术人员已知地-相应地选择为￡|其中η是介质的折射指数，光学元
，
件10由该介质构成。图3在示意性的侧视图中示出了根据第一个实施例的光导结构1的一部分。在此可识别出光学元件10的结构。除了光输出部段11之外，其还具有面向光导元件2的半球体部段14，由此光学元件10大约设计为椭圆形。光输出部段11、半球体部段14和光导元件2的纵向轴线16大约彼此同轴地延伸。光导元件2的光输出窗口 8大约布置在光学元件10的相应于旋转椭圆体的部段设计的光输出部段11的第一焦点18中。光学元件10可以由价廉的塑料制成，这是因为它通过光导元件2被和光源6的区域中的高温隔离开，由此避免由于高温损害到塑料材料。光导元件2例如由玻璃制成，由此其具有足够的机械稳定性，以便固定住光学元件10。光学元件10力传递、材料连接和/或形状配合地和光导元件2连接。元件2，10 例如利用浸入法粘合和/或光学元件10具有空隙，光导元件力传递、材料连接和/或形状配合地没入到该空隙中。图4在透视图中示出了根据第二个实施例的光导结构1。光学元件10的旋转椭圆体形的表面或者说光输出部段11在此具有镜面反射的表面20，其使得光束经过光学元件 10偏转到反射器22上。椭圆体形的反射器22大约在中心处被光导元件2穿过，其中光导元件2和反射器22的纵向轴线相符合。图5示出了根据图4的光导结构1，并带有光束12。在此能识别出，即该光束从光学元件10朝向反射器22的方向并且由该反射器反射。在根据图5的第二个实施例中，随后通过反射器22使得光束12聚束。图6在示意侧视图中示出了根据第二个实施例的光导结构1。从光导元件2中射出的光束12通过半球体部段14到达椭圆体形的光输出部段11中，在光输出部段11的镜面反射的表面20上朝向光输出部段11的第二焦点M的方向反射，重新穿过半球体部段14， 通过该部段从光学元件10中射出，到达反射器22并且通过该反射器反射。通过半球体部段14的形状和通过光束12大约垂直地击中，使得几乎不例如由于折射而影响到其方向。因此在第二焦点M中基本上实现了利用初级光源6的光线照明的次级光源。反射器22如特别在图4和5中可看出地，大约呈半球形地围绕光学元件10的半球体部段14，由此所有由表面20反射的光束12照射到其上。反射器的第一焦点在该实例中布置在椭圆体形的表面20的第二焦点M中。可以考虑的是，在光源中使用多个LED，它们也发出不同颜色的光。通过光导元件 2随后将这些光束12混合。随后可以在光导元件2之前利用二色性的光束分配器进行混合。光束在光导元件2内部被完全地反射。光导元件2的直径能匹配于光源6的大小。光学元件10与光导元件2的直径相比设计得越大，则光束12的发光特性就能被更准确地施加影响。然而，光导元件10的大小受到支撑光学元件10的光导元件2的机械稳定性的限制。此外，和反射器22的大小相比，光学元件10的大小受到限制，因此尽可能少地以
虚光显示反射的光束。可以将不同光源6的光线输入耦合到光导结构1中，其能任意地更换。不同的光源随后通过光导结构1而分别具有相同的发光特性。此外可以考虑的是，即光导结构1根据第二个实施例根据图4至6可用于加装具有已经存在的反射器的发光体。使用领域则例如是汽车的前灯和后灯、OP灯、齿形灯或者不同的灯、如落地灯。公开了一种具有光源的光导结构，光源通过光导元件和光学元件连接。光学元件在此具有部分为椭圆体形的部段。
权利要求
1.一种光导结构，具有和光源(6)光学连接的光导元件( 和与所述光导元件耦合的光学元件(10)，其特征在于，所述光学元件(10)的背对所述光导元件O)的表面具有旋转椭圆体的部段(11)的形状，其中所述部段(11)的几何截面平面大约垂直于所述旋转椭圆体的纵向轴线延伸。
2.根据权利要求1所述的光导结构，其中所述光导元件(2)大约呈杆形，并且具有和所述光源(6)光学连接的光输入窗口以及和所述光学元件(10)耦合的光输出窗口(4，8)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光导元件O)的纵向轴线和所述光学元件(10)的纵向轴线大约彼此同轴延伸。
4.根据权利要求2或3所述的光导结构，其中所述光导元件⑵的所述光输出窗口⑶ 大约布置在所述光学元件(10)的设计为所述旋转椭圆体的部段的所述表面(11)的第一焦点(18)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光导元件( 和所述光学元件(10)由具有大约相同的折射率的介质组成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中从所述光学元件(10)的光输出部段(11)中射出的光束(12)基本上是准直的。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的光导结构，其中所述光学元件(10)的椭圆体形的所述光输出部段(11)是镜面反射的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光学元件(10)具有面向所述光导元件O)的半球体部段(14)。
9.根据权利要求7或8所述的光导结构，其中所述半球体部段(14)的中心点大约处于设计为所述旋转椭圆体的部段的镜面反射的所述表面(11)的第二焦点04)中或者略微相对于所述第二焦点沿着纵向轴线偏移。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的光导结构，其中反射器02)至少部分地围绕所述半球体部段(14)。
11.根据权利要求10所述的光导结构，其中所述反射器的所述第一焦点布置在所述光学元件的椭圆体形的所述表面的所述第二焦点中或者布置在所述第二焦点附近。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光导元件(2)和所述光学元件(10)力传递、材料连接和/或形状配合地相互连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光学元件(10)由透明塑料制成并且所述光导元件O)由玻璃制成。
全文摘要
本发明涉及一种具有带有光源(6)的光导结构的发光体，光源通过光导元件和光学元件(10)连接。光学元件在此具有部分为椭圆体形的部段(11)。
文档编号G02B6/32GK102576118SQ201080045555
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月6日 优先权日2009年10月9日
发明者亨宁·伦恩, 哈特维格·乌尔里希, 马蒂亚斯·莫尔克 申请人:欧司朗股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述特征的光导结构。
背景技术：
文献WO 2006/054199A1公开了这种光导结构。其具有光源、例如是LED或发出激光光线的元件，该光源光学地和杆形的光导体连接。光导体的背对光源的端部部段设计具有一种特定的结构或者具有一种特定的形状，其用于对光束的发射特性产生影响。因此通过光导结构这样改变光源的发射特性，即光线随后近似例如和在卤素灯或气体放电灯中相同地发出。这种解决方法的不利之处在于，即光导体的端部部段中的结构降低了光源的被传输的发射功率并且通过所述的发射特性阻止光源的光线有效地传输到目标区域中。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于改变光源的发射特性的光导结构，其构造简单并且高效。该目的通过一种根据权利要求1的特征部分所述的光导结构实现。根据本发明，光导结构具有光源，该光源和光导元件光学连接。在光导元件上还耦合了光学元件，其背对光导元件的表面设计为旋转椭圆体的部段的形状，其中部段的几何截面平面大约垂直于旋转椭圆体的纵向轴线延伸。该解决方法的优点在于，即利用初级光源的通过光导结构引导的光线产生了次级的光源，其地点和发光(通过椭圆体形的表面的对发光进行规划)有利地能匹配于应用或下面的光学系统，其中地点可以和初级光源的地点不同并且例如设置在光学系统的焦点中。以这种方式和方法实现了，即初级光源的机械组件、如杆、电流输送装置或冷却体不影响光学传输。特别有利的设计方案在从属权利要求中得出。光导元件优选地设计为杆形的并且通过光输入窗口和初级光源光学连接并且通过光输出窗口和光学元件耦合。光导元件的纵向轴线和光学元件的纵向轴线优选地大约彼此同轴延伸。在本发明的另一个设计方案中，光导元件的光输出窗口大约布置在旋转椭圆体形的光学元件的第一焦点中，由此，从光学元件中射出的光线是准直的。在本发明的另一个优选的设计方案中，光学元件的大约设计为旋转椭圆体形的部段是镜面反射的，由此光束在椭圆面的第二焦点中聚焦并且从那里扩展到背侧的半空间里。以这种方式在该地点处产生的次级光源现在可以有利地这样定位在反射器的焦点中或其附近，即它反射所有它的光线。反射器例如可以设计为椭圆形或抛物线形的。通过这样描述的光学形状，输入耦合到光导元件中并从那里传输的光线被从其光输出窗口传输到目标，不明显降低其光密度。为了使得由镜面反射的光输出部段反射的光束在从光学元件中射出时不会由于在表面处的折射而不受控制地偏转，因此面向引导元件的表面优选地设计为半球体形的， 其中半球体部段的中心点大约处于椭圆体形的输出部段的第二焦点中或者略微相对于该第二焦点偏移地布置。光导元件和光学元件力传递、材料连接和/或形状配合地相互连接。光学元件例如由塑料制成并且光导元件由玻璃制成。
下面根据实施例详细说明本发明。图中示出图1在透视图中示出了根据第一个实施例的光导结构；图2在侧视图中示出了根据第一个实施例的光导结构；图3在示意图中示出了根据第一个实施例的光导结构中的光束；图4在透视图中示出了根据第二个实施例的光导结构；图5在透视图中示出了根据第二个实施例的光导结构；和图6在示意图中示出了根据第二个实施例的光导结构中的光束。
具体实施例方式在图1中在透视图中示出了根据第一个实施例的光导结构1。该光导结构具有大约为杆形的光导元件2，该光导元件通过光输出窗口 4和光源6、例如是LED光学连接。光源6的光束随后通过光导元件2被弓I导至光输出窗口 8并且进入布置在其上的光学元件10 中，该光学元件具有相应于旋转椭圆体的部段设计的光输出部段11。图2在侧视图中公开了根据图1的光导结构1。在此能识别出，即从光源6发出的光束在光输出窗口 8之后大约呈锥形地进入光学元件10中并且通过相应于旋转椭圆体的部段设计的光输出部段11在从光学元件10中输出时被调直。光输出部段11的几何截面平面大约垂直于旋转椭圆体的旋转轴线延伸并且指向于光导元件2。椭圆体的用数字表示
的偏心率-如对于技术人员已知地-相应地选择为￡|其中η是介质的折射指数，光学元
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件10由该介质构成。图3在示意性的侧视图中示出了根据第一个实施例的光导结构1的一部分。在此可识别出光学元件10的结构。除了光输出部段11之外，其还具有面向光导元件2的半球体部段14，由此光学元件10大约设计为椭圆形。光输出部段11、半球体部段14和光导元件2的纵向轴线16大约彼此同轴地延伸。光导元件2的光输出窗口 8大约布置在光学元件10的相应于旋转椭圆体的部段设计的光输出部段11的第一焦点18中。光学元件10可以由价廉的塑料制成，这是因为它通过光导元件2被和光源6的区域中的高温隔离开，由此避免由于高温损害到塑料材料。光导元件2例如由玻璃制成，由此其具有足够的机械稳定性，以便固定住光学元件10。光学元件10力传递、材料连接和/或形状配合地和光导元件2连接。元件2，10 例如利用浸入法粘合和/或光学元件10具有空隙，光导元件力传递、材料连接和/或形状配合地没入到该空隙中。图4在透视图中示出了根据第二个实施例的光导结构1。光学元件10的旋转椭圆体形的表面或者说光输出部段11在此具有镜面反射的表面20，其使得光束经过光学元件 10偏转到反射器22上。椭圆体形的反射器22大约在中心处被光导元件2穿过，其中光导元件2和反射器22的纵向轴线相符合。图5示出了根据图4的光导结构1，并带有光束12。在此能识别出，即该光束从光学元件10朝向反射器22的方向并且由该反射器反射。在根据图5的第二个实施例中，随后通过反射器22使得光束12聚束。图6在示意侧视图中示出了根据第二个实施例的光导结构1。从光导元件2中射出的光束12通过半球体部段14到达椭圆体形的光输出部段11中，在光输出部段11的镜面反射的表面20上朝向光输出部段11的第二焦点M的方向反射，重新穿过半球体部段14， 通过该部段从光学元件10中射出，到达反射器22并且通过该反射器反射。通过半球体部段14的形状和通过光束12大约垂直地击中，使得几乎不例如由于折射而影响到其方向。因此在第二焦点M中基本上实现了利用初级光源6的光线照明的次级光源。反射器22如特别在图4和5中可看出地，大约呈半球形地围绕光学元件10的半球体部段14，由此所有由表面20反射的光束12照射到其上。反射器的第一焦点在该实例中布置在椭圆体形的表面20的第二焦点M中。可以考虑的是，在光源中使用多个LED，它们也发出不同颜色的光。通过光导元件 2随后将这些光束12混合。随后可以在光导元件2之前利用二色性的光束分配器进行混合。光束在光导元件2内部被完全地反射。光导元件2的直径能匹配于光源6的大小。光学元件10与光导元件2的直径相比设计得越大，则光束12的发光特性就能被更准确地施加影响。然而，光导元件10的大小受到支撑光学元件10的光导元件2的机械稳定性的限制。此外，和反射器22的大小相比，光学元件10的大小受到限制，因此尽可能少地以
虚光显示反射的光束。可以将不同光源6的光线输入耦合到光导结构1中，其能任意地更换。不同的光源随后通过光导结构1而分别具有相同的发光特性。此外可以考虑的是，即光导结构1根据第二个实施例根据图4至6可用于加装具有已经存在的反射器的发光体。使用领域则例如是汽车的前灯和后灯、OP灯、齿形灯或者不同的灯、如落地灯。公开了一种具有光源的光导结构，光源通过光导元件和光学元件连接。光学元件在此具有部分为椭圆体形的部段。
权利要求
1.一种光导结构，具有和光源(6)光学连接的光导元件( 和与所述光导元件耦合的光学元件(10)，其特征在于，所述光学元件(10)的背对所述光导元件O)的表面具有旋转椭圆体的部段(11)的形状，其中所述部段(11)的几何截面平面大约垂直于所述旋转椭圆体的纵向轴线延伸。
2.根据权利要求1所述的光导结构，其中所述光导元件(2)大约呈杆形，并且具有和所述光源(6)光学连接的光输入窗口以及和所述光学元件(10)耦合的光输出窗口(4，8)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光导元件O)的纵向轴线和所述光学元件(10)的纵向轴线大约彼此同轴延伸。
4.根据权利要求2或3所述的光导结构，其中所述光导元件⑵的所述光输出窗口⑶ 大约布置在所述光学元件(10)的设计为所述旋转椭圆体的部段的所述表面(11)的第一焦点(18)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光导元件( 和所述光学元件(10)由具有大约相同的折射率的介质组成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中从所述光学元件(10)的光输出部段(11)中射出的光束(12)基本上是准直的。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的光导结构，其中所述光学元件(10)的椭圆体形的所述光输出部段(11)是镜面反射的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光学元件(10)具有面向所述光导元件O)的半球体部段(14)。
9.根据权利要求7或8所述的光导结构，其中所述半球体部段(14)的中心点大约处于设计为所述旋转椭圆体的部段的镜面反射的所述表面(11)的第二焦点04)中或者略微相对于所述第二焦点沿着纵向轴线偏移。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的光导结构，其中反射器02)至少部分地围绕所述半球体部段(14)。
11.根据权利要求10所述的光导结构，其中所述反射器的所述第一焦点布置在所述光学元件的椭圆体形的所述表面的所述第二焦点中或者布置在所述第二焦点附近。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光导元件(2)和所述光学元件(10)力传递、材料连接和/或形状配合地相互连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光导结构，其中所述光学元件(10)由透明塑料制成并且所述光导元件O)由玻璃制成。
全文摘要
本发明涉及一种具有带有光源(6)的光导结构的发光体，光源通过光导元件和光学元件(10)连接。光学元件在此具有部分为椭圆体形的部段(11)。
文档编号G02B6/32GK102576118SQ201080045555
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月6日 优先权日2009年10月9日
发明者亨宁·伦恩, 哈特维格·乌尔里希, 马蒂亚斯·莫尔克 申请人:欧司朗股份有限公司
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