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)，其中地點可以和初級光源的地點不同并且例如設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)的焦點中。以這種方式和方法實現(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)明的另一個設(shè)計方案中，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)明的另一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，光學(xué)元件的大約設(shè)計為旋轉(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)計為半球體形的， 其中半球體部段的中心點大約處于橢圓體形的輸出部段的第二焦點中或者略微相對于該第二焦點偏移地布置。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)第一個實施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；圖2在側(cè)視圖中示出了根據(jù)第一個實施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；圖3在示意圖中示出了根據(jù)第一個實施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的光束；圖4在透視圖中示出了根據(jù)第二個實施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；圖5在透視圖中示出了根據(jù)第二個實施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；和圖6在示意圖中示出了根據(jù)第二個實施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的光束。
具體實施例方式在圖1中在透視圖中示出了根據(jù)第一個實施例的光導(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)計的光輸出部段11在從光學(xué)元件10中輸出時被調(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)第一個實施例的光導(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)計的光輸出部段11的第一焦點18中。光學(xué)元件10可以由價廉的塑料制成，這是因為它通過光導(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)第二個實施例的光導(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的第二個實施例中，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)第二個實施例的光導(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M中基本上實現(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。反射器的第一焦點在該實例中布置在橢圓體形的表面20的第二焦點M中?？梢钥紤]的是，在光源中使用多個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。可以將不同光源6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)第二個實施例根據(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)計為所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段的所述表面(11)的第一焦點(18)中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的光導(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)的中心點大約處于設(shè)計為所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的部段的鏡面反射的所述表面(11)的第二焦點04)中或者略微相對于所述第二焦點沿著縱向軸線偏移。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項所述的光導(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中或者布置在所述第二焦點附近。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的光導(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