專利名稱：具有光導(dǎo)體和笛卡爾-透鏡或-反射器的發(fā)光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述特征的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)WO 2006/054199A1公開了這種光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。其具有光源、例如是LED或發(fā)出激光光線的元件，該光源光學(xué)地和桿形的光導(dǎo)體連接。光導(dǎo)體的背對光源的端部部段設(shè)計(jì)具有一種特定的結(jié)構(gòu)或者具有一種特定的形狀，其用于對光束的發(fā)射特性產(chǎn)生影響。因此通過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)這樣改變光源的發(fā)射特性，即光線隨后近似例如和在鹵素?zé)艋驓怏w放電燈中相同地發(fā)出。這種解決方法的不利之處在于，即光導(dǎo)體的端部部段中的結(jié)構(gòu)降低了光源的被傳輸?shù)陌l(fā)射功率并且通過所述的發(fā)射特性阻止光源的光線有效地傳輸?shù)侥繕?biāo)區(qū)域中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用于改變光源的發(fā)射特性的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造簡單并且高效。該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1的特征部分所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有光源，該光源和光導(dǎo)元件光學(xué)連接。在光導(dǎo)元件上還耦合了光學(xué)元件，其背對光導(dǎo)元件的表面設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段的形狀，其中部段的幾何截面平面大約垂直于旋轉(zhuǎn)橢圓體的縱向軸線延伸。該解決方法的優(yōu)點(diǎn)在于，即利用初級光源的通過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的光線產(chǎn)生了次級的光源，其地點(diǎn)和發(fā)光(通過橢圓體形的表面的對發(fā)光進(jìn)行規(guī)劃)有利地能匹配于應(yīng)用或下面的光學(xué)系統(tǒng)，其中地點(diǎn)可以和初級光源的地點(diǎn)不同并且例如設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)中。以這種方式和方法實(shí)現(xiàn)了，即初級光源的機(jī)械組件、如桿、電流輸送裝置或冷卻體不影響光學(xué)傳輸。特別有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中得出。光導(dǎo)元件優(yōu)選地設(shè)計(jì)為桿形的并且通過光輸入窗口和初級光源光學(xué)連接并且通過光輸出窗口和光學(xué)元件耦合。光導(dǎo)元件的縱向軸線和光學(xué)元件的縱向軸線優(yōu)選地大約彼此同軸延伸。在本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，光導(dǎo)元件的光輸出窗口大約布置在旋轉(zhuǎn)橢圓體形的光學(xué)元件的第一焦點(diǎn)中，由此，從光學(xué)元件中射出的光線是準(zhǔn)直的。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，光學(xué)元件的大約設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)橢圓體形的部段是鏡面反射的，由此光束在橢圓面的第二焦點(diǎn)中聚焦并且從那里擴(kuò)展到背側(cè)的半空間里。以這種方式在該地點(diǎn)處產(chǎn)生的次級光源現(xiàn)在可以有利地這樣定位在反射器的焦點(diǎn)中或其附近，即它反射所有它的光線。反射器例如可以設(shè)計(jì)為橢圓形或拋物線形的。通過這樣描述的光學(xué)形狀，輸入耦合到光導(dǎo)元件中并從那里傳輸?shù)墓饩€被從其光輸出窗口傳輸?shù)侥繕?biāo)，不明顯降低其光密度。為了使得由鏡面反射的光輸出部段反射的光束在從光學(xué)元件中射出時(shí)不會由于在表面處的折射而不受控制地偏轉(zhuǎn)，因此面向引導(dǎo)元件的表面優(yōu)選地設(shè)計(jì)為半球體形的， 其中半球體部段的中心點(diǎn)大約處于橢圓體形的輸出部段的第二焦點(diǎn)中或者略微相對于該第二焦點(diǎn)偏移地布置。光導(dǎo)元件和光學(xué)元件力傳遞、材料連接和/或形狀配合地相互連接。光學(xué)元件例如由塑料制成并且光導(dǎo)元件由玻璃制成。


下面根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。圖中示出圖1在透視圖中示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；圖2在側(cè)視圖中示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；圖3在示意圖中示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的光束；圖4在透視圖中示出了根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；圖5在透視圖中示出了根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；和圖6在示意圖中示出了根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的光束。
具體實(shí)施例方式在圖1中在透視圖中示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1。該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有大約為桿形的光導(dǎo)元件2，該光導(dǎo)元件通過光輸出窗口 4和光源6、例如是LED光學(xué)連接。光源6的光束隨后通過光導(dǎo)元件2被弓I導(dǎo)至光輸出窗口 8并且進(jìn)入布置在其上的光學(xué)元件10 中，該光學(xué)元件具有相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段設(shè)計(jì)的光輸出部段11。圖2在側(cè)視圖中公開了根據(jù)圖1的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1。在此能識別出，即從光源6發(fā)出的光束在光輸出窗口 8之后大約呈錐形地進(jìn)入光學(xué)元件10中并且通過相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段設(shè)計(jì)的光輸出部段11在從光學(xué)元件10中輸出時(shí)被調(diào)直。光輸出部段11的幾何截面平面大約垂直于旋轉(zhuǎn)橢圓體的旋轉(zhuǎn)軸線延伸并且指向于光導(dǎo)元件2。橢圓體的用數(shù)字表示
的偏心率-如對于技術(shù)人員已知地-相應(yīng)地選擇為￡|其中η是介質(zhì)的折射指數(shù)，光學(xué)元
，
件10由該介質(zhì)構(gòu)成。圖3在示意性的側(cè)視圖中示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1的一部分。在此可識別出光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)。除了光輸出部段11之外，其還具有面向光導(dǎo)元件2的半球體部段14，由此光學(xué)元件10大約設(shè)計(jì)為橢圓形。光輸出部段11、半球體部段14和光導(dǎo)元件2的縱向軸線16大約彼此同軸地延伸。光導(dǎo)元件2的光輸出窗口 8大約布置在光學(xué)元件10的相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段設(shè)計(jì)的光輸出部段11的第一焦點(diǎn)18中。光學(xué)元件10可以由價(jià)廉的塑料制成，這是因?yàn)樗ㄟ^光導(dǎo)元件2被和光源6的區(qū)域中的高溫隔離開，由此避免由于高溫?fù)p害到塑料材料。光導(dǎo)元件2例如由玻璃制成，由此其具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，以便固定住光學(xué)元件10。光學(xué)元件10力傳遞、材料連接和/或形狀配合地和光導(dǎo)元件2連接。元件2，10 例如利用浸入法粘合和/或光學(xué)元件10具有空隙，光導(dǎo)元件力傳遞、材料連接和/或形狀配合地沒入到該空隙中。圖4在透視圖中示出了根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1。光學(xué)元件10的旋轉(zhuǎn)橢圓體形的表面或者說光輸出部段11在此具有鏡面反射的表面20，其使得光束經(jīng)過光學(xué)元件 10偏轉(zhuǎn)到反射器22上。橢圓體形的反射器22大約在中心處被光導(dǎo)元件2穿過，其中光導(dǎo)元件2和反射器22的縱向軸線相符合。圖5示出了根據(jù)圖4的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1，并帶有光束12。在此能識別出，即該光束從光學(xué)元件10朝向反射器22的方向并且由該反射器反射。在根據(jù)圖5的第二個(gè)實(shí)施例中，隨后通過反射器22使得光束12聚束。圖6在示意側(cè)視圖中示出了根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1。從光導(dǎo)元件2中射出的光束12通過半球體部段14到達(dá)橢圓體形的光輸出部段11中，在光輸出部段11的鏡面反射的表面20上朝向光輸出部段11的第二焦點(diǎn)M的方向反射，重新穿過半球體部段14， 通過該部段從光學(xué)元件10中射出，到達(dá)反射器22并且通過該反射器反射。通過半球體部段14的形狀和通過光束12大約垂直地?fù)糁?，使得幾乎不例如由于折射而影響到其方向。因此在第二焦點(diǎn)M中基本上實(shí)現(xiàn)了利用初級光源6的光線照明的次級光源。反射器22如特別在圖4和5中可看出地，大約呈半球形地圍繞光學(xué)元件10的半球體部段14，由此所有由表面20反射的光束12照射到其上。反射器的第一焦點(diǎn)在該實(shí)例中布置在橢圓體形的表面20的第二焦點(diǎn)M中?？梢钥紤]的是，在光源中使用多個(gè)LED，它們也發(fā)出不同顏色的光。通過光導(dǎo)元件 2隨后將這些光束12混合。隨后可以在光導(dǎo)元件2之前利用二色性的光束分配器進(jìn)行混合。光束在光導(dǎo)元件2內(nèi)部被完全地反射。光導(dǎo)元件2的直徑能匹配于光源6的大小。光學(xué)元件10與光導(dǎo)元件2的直徑相比設(shè)計(jì)得越大，則光束12的發(fā)光特性就能被更準(zhǔn)確地施加影響。然而，光導(dǎo)元件10的大小受到支撐光學(xué)元件10的光導(dǎo)元件2的機(jī)械穩(wěn)定性的限制。此外，和反射器22的大小相比，光學(xué)元件10的大小受到限制，因此盡可能少地以
虛光顯示反射的光束?？梢詫⒉煌庠?的光線輸入耦合到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1中，其能任意地更換。不同的光源隨后通過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1而分別具有相同的發(fā)光特性。此外可以考慮的是，即光導(dǎo)結(jié)構(gòu)1根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例根據(jù)圖4至6可用于加裝具有已經(jīng)存在的反射器的發(fā)光體。使用領(lǐng)域則例如是汽車的前燈和后燈、OP燈、齒形燈或者不同的燈、如落地?zé)?。公開了一種具有光源的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光源通過光導(dǎo)元件和光學(xué)元件連接。光學(xué)元件在此具有部分為橢圓體形的部段。
權(quán)利要求
1.一種光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，具有和光源(6)光學(xué)連接的光導(dǎo)元件( 和與所述光導(dǎo)元件耦合的光學(xué)元件(10)，其特征在于，所述光學(xué)元件(10)的背對所述光導(dǎo)元件O)的表面具有旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段(11)的形狀，其中所述部段(11)的幾何截面平面大約垂直于所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的縱向軸線延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光導(dǎo)元件(2)大約呈桿形，并且具有和所述光源(6)光學(xué)連接的光輸入窗口以及和所述光學(xué)元件(10)耦合的光輸出窗口(4，8)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光導(dǎo)元件O)的縱向軸線和所述光學(xué)元件(10)的縱向軸線大約彼此同軸延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光導(dǎo)元件⑵的所述光輸出窗口⑶ 大約布置在所述光學(xué)元件(10)的設(shè)計(jì)為所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段的所述表面(11)的第一焦點(diǎn)(18)中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光導(dǎo)元件( 和所述光學(xué)元件(10)由具有大約相同的折射率的介質(zhì)組成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中從所述光學(xué)元件(10)的光輸出部段(11)中射出的光束(12)基本上是準(zhǔn)直的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光學(xué)元件(10)的橢圓體形的所述光輸出部段(11)是鏡面反射的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光學(xué)元件(10)具有面向所述光導(dǎo)元件O)的半球體部段(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述半球體部段(14)的中心點(diǎn)大約處于設(shè)計(jì)為所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段的鏡面反射的所述表面(11)的第二焦點(diǎn)04)中或者略微相對于所述第二焦點(diǎn)沿著縱向軸線偏移。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中反射器02)至少部分地圍繞所述半球體部段(14)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述反射器的所述第一焦點(diǎn)布置在所述光學(xué)元件的橢圓體形的所述表面的所述第二焦點(diǎn)中或者布置在所述第二焦點(diǎn)附近。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光導(dǎo)元件(2)和所述光學(xué)元件(10)力傳遞、材料連接和/或形狀配合地相互連接。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中所述光學(xué)元件(10)由透明塑料制成并且所述光導(dǎo)元件O)由玻璃制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有帶有光源(6)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的發(fā)光體，光源通過光導(dǎo)元件和光學(xué)元件(10)連接。光學(xué)元件在此具有部分為橢圓體形的部段(11)。
文檔編號G02B6/32GK102576118SQ201080045555
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者亨寧·倫恩, 哈特維格·烏爾里希, 馬蒂亞斯·莫爾克 申請人:歐司朗股份有限公司