阅读说明：本技术 混光杆和发光装置 (Mixed polish rod and light-emitting device ) 是由 F·施密德 M·科夫勒 M·瑞彻特 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：一种发射对应于期望轮廓形状(8)的均匀光束(4)的混光杆(2),所述混光杆(2)从其第一纵向端(10a)沿纵向轴线(12)延伸至其第二纵向端(10b),第一纵向端具有入射面(14)以用于入射光(16)以形成光束(4),第二纵向端具有出射面(18),其具有用于发射光束(4)的轮廓形状(8),其中混光杆(2)的第一部分(20a)由第一材料(22a)制成且具有出射面(18)的第二部分(20b)由光学上更漫射的第二材料(22b)制成。一种发光装置(40),包括混光杆(2)和光学单元(36),光学单元在出射面(18)下游沿纵向轴线(12)的方向连接,用于光束(4)将出射面(18)成像在相对于出射面(18)位于可指定的相对位置(R)的目标面(38)上。(A light-mixing rod (2) emitting a uniform light beam (4) corresponding to a desired profile shape (8), the light-mixing rod (2) extending along a longitudinal axis (12) from a first longitudinal end (10a) thereof having an entrance face (14) for incident light (16) to form the light beam (4) to a second longitudinal end (10b) thereof having an exit face (18) with a profile shape (8) for emitting the light beam (4), wherein a first portion (20a) of the light-mixing rod (2) is made of a first material (22a) and a second portion (20b) having the exit face (18) is made of a second, optically more diffuse material (22 b). A light-emitting device (40) comprises a light-mixing rod (2) and an optical unit (36) which is connected downstream of an exit face (18) in the direction of a longitudinal axis (12) for a light beam (4) to image the exit face (18) onto a target surface (38) which is located in a specifiable relative position (R) with respect to the exit face (18).)

混光杆和发光装置

技术领域

本发明涉及一种混光杆和一种发光装置。

背景技术

存在各种用于混合光的方法，例如使用靠近光源的透镜结合微透镜阵列或通过使用混光杆。这种用于使光束均匀化的混光杆例如从US 6,890,108 B2中已知。

发明内容

本发明的目的是以更好的方式混合光和/或使光均匀化。

该目的通过根据权利要求1的混光杆实现。本发明以及其他发明类别的优选或有利实施例从其他权利要求以及从以下描述和附图中变得显而易见。混光杆用于发射对应于期望的轮廓形状的均匀光束。混光杆从其第一纵向端或一第一纵向端沿混光杆的纵向轴线延伸到其第二纵向端或一第二纵向端。混光杆在第一纵向端处具有入射面，以用于入射光以形成光束。入射面特别是横向于纵向轴线延伸。混光杆在第二纵向端具有用于发射光束的出射面。所述出射面同样地特别是横向于纵向轴线延伸并且特别是平行于入射面延伸。出射面具有所述轮廓形状。

混光杆的第一部分、特别是沿纵向轴线的第一纵向区段由第一材料制成，混光杆的第二部分、特别是第二纵向区段由第二材料制成。第二材料在光学上比第一材料更漫射。第二部分有出射面。

与第二材料相比，第一材料因此是光学上相对透明的材料。“对应于期望的轮廓形状的光束”应理解为表示出射面具有所述轮廓形状，因此光束至少在发射方向上(特别是在纵向方向上)的纵向位置处、特别是在目标面或目标表面上的入射部位处具有期望的目标形状，该期望的目标形状特别是对应于所述轮廓形状。可选地或另外地，纵向部位也可以是以另一种方式布置在离出射面一定距离处的部位。特别地，如果光束在从混光杆出射之后穿过相应的光学单元，则所述纵向部位可以是光学单元的聚焦部位。特别地，并非具有所述轮廓形状的光束在目标面上，而仅仅是其成像表示在目标面上。换句话说，可以对光束进行成像，使得其对应于期望的轮廓形状。

因此，混光杆中的第一部分特别是主要用于光混合或光均匀化。第二部分特别是主要用于成形光束的轮廓形状或光斑几何形状，如下面将进一步解释的。第二部分也可以有助于光混合/均匀化。

根据本发明，结果因此产生或利用在混光杆中漫射部分(第二部分)，以用于成形光束的任何期望的轮廓形状并因此成形光斑几何形状。为简单起见，下面将部分地同义地使用术语“轮廓形状”和“光斑几何形状”。当光束整体(特别是垂直地)入射在(散射)表面上时获得“光斑”。根据本发明，这产生在(单个)部件、特别是混光杆中进行光均匀化或光混合(在入射光中的分离的不同颜色组分的情况下)和成形光斑几何形状的结合。

根据本发明，结果是极小的空间需求，特别是在一个部件中进行光均匀化/混合和成形光斑几何形状的组合。另一个结果是创建任何期望的光斑几何形状。这可以通过混光杆的第二(漫射)部分处的出射面的几何形状来调整。混光杆可与产生入射光的(单或单色)光源一起使用。这仅仅提供了混光杆中的光斑几何形状的成形(包括均匀化)。或者，也可以使用多个不同颜色的光源来产生入射光。这产生了各个颜色的光混合，以形成组合的颜色和光斑几何形状的成形(包括均匀化)。

当使用LED(发光二极管)产生白光时，使用特定物质(例如黄色磷光体)将蓝色LED的光转换成白光。当白光被引导通过光束成形系统时，其被部分地分成黄色光和蓝色光(所谓的“蓝色/黄色分离的光晕效应(halo effect)”)。该效应对于光束路径中的每个透镜/反射器变得更加明显。根据本发明，只有一个(单个)部件参与光学处理(例如光混合)，这降低了该效应。另外，混光杆中的第二(漫射)部分确保了该效应的降低。

根据本发明，结果是通过组合混光杆中的透明(第一)部分或部段和漫射(第二)部分或部段来实现优化的光混合。该比率可以相应地优化，例如通过部分相对于彼此的体积份额的特定比率来优化。可以另外优化混光杆的横截面与产生入射光的光源的范围/布置之间的关系。

混光杆制造简单：仅需要制造具有特别简单或清晰形状的一个(单个)部件，例如，在横截面上处于第一的部分被相应地构造，并且其第二部分发展成期望的轮廓形状，例如朝向圆形横截面(出射面、轮廓形状)连续地渐缩。

换句话说，根据本发明，结果是第二(漫射)部分被连接到透明混光杆上(现在，根据本发明为第一部分)。

在优选实施例中，第一材料是光学透明材料，第二材料是光学漫射材料。相应的材料可以在“光学透明”或“(光学)漫射器”、“体积漫射器”等的指定下商购，这意味着混光杆易于生产。

在一个优选实施例中，第一部分和第二部分一起形成整个混光杆。因此，混光杆不再具有其他部件，并且因此制造起来特别简单。

在一个优选实施例中，第二部分的体积份额为混光杆的5％至40％。特别是，体积份额为10％至30％，特别是20％。特别是，这里允许以个位数百分比表示的公差。通过优化相应的比率，可以实现优化的均匀化/光混合和光束成形。

在一个优选实施例中，第一部分是混光杆的包含入射面的第一纵向区段。因此，混光杆的负责入射光的光混合/均匀化的相对透明的部分紧接着入射面。从而，在光进入混光杆的光束成形部分之前已经被混合/均匀化。

在一个优选实施例中，第一部分具有沿纵向轴线的恒定或锥形延伸的横截面，特别是具有恒定或锥形延伸的横截面/轮廓形状。横截面形状特别是矩形或正方形。这种混光杆已经证明其可以用于光混合/均匀化。因此，横截面不必是恒定的。例如，横截面也可以锥形地延伸。

在一个优选实施例中，第二部分是混光杆的包含出射面的第二纵向区段。因此，光束成形代表光束轨迹中混光杆的最后区段，这就是为什么对于待在在先光束轨迹中成形的光来说仍有足够的可能性进行至少部分的光混合/均匀化。

在一个优选实施例中，第二部分在出射面的外部相对于第二部分的表面在至少部分区域中设置有至少一个光吸收元件和/或光反射元件。第二部分的外表面的不用于光束出口(出射面)的部分(或其至少一部分)因此被配置成自身为反射和/或吸收的或者与相应的元件有效连接、特别是被这样的元件覆盖或涂覆。这致使特别有效的光束成形。

在一个优选实施例中，第二部分就其轮廓形状以连续的方式邻接第一部分或其轮廓形状。也就是说，第二部分在与第一部分的边界处具有相同或第一部分的轮廓形状。这提供了光的从第一部分到第二部分的无缝过渡。

在一个优选实施例中，第二部分的轮廓形状沿纵向轴线连续地改变至出射面。从而致使高度连续和均匀的光束成形。

本发明的目的还通过根据权利要求11的发光装置实现。所述发光装置包括根据本发明的混光杆以及在纵向轴线的方向上在光束的发射方向上光学地连接在出射面的下游的光学单元。光学单元用于传递或引导光束。这里的光学单元用于将出射面成像在目标面上。目标面相对于出射面位于可指定的相对位置处。目标面可以是真实的目标面或虚拟的目标面。目标面特别是使用发光装置的待照射的表面。目标面可以是发光装置按照预期所设计用于的目标面；但是目标面也可以是发光装置的一部分。

发光装置提供的优点是，在目标面上产生根据或具有期望的轮廓形状的光斑(入射或散射光束)。

在一个优选实施例中，光学单元是成像透镜。或者，光学单元是镜子。或者，光学单元包含成像透镜和/或镜子。可以特别简单且成本有效地制造相应的光学单元。

在该实施例的一个优选变型中，光学单元的成像平面位于目标面上和/或位于在纵向轴线的方向上在目标面的前方或后方的可指定的距离处。可选地或另外地，光学单元放置成平行于纵向轴线和/或与纵向轴线倾斜以在光斑(特别是目标面上的光斑)上产生目标效果。在第一种情况下，根据轮廓形状精确地产生光斑作为“清晰”成像表示，在第二种情况下，产生相对于轮廓形状或多或少不清晰、不精确、模糊的斑点(取决于距离的大小)。因此，根据个人品味，可以产生不同的光学吸引人的光斑。

在一个优选实施例中，发光装置包含用于将光辐射到入射面中的光源。因此，如上所述，这产生了用于产生相应光束或光斑的完整照明器。

在一个优选实施例中，光源包含空间上分开的至少两个单独光源，用于将光辐射到入射面中。在操作期间，各个光源特别是将光在不同位置处照射至入射面中。特别是，各个光源具有不同的光色。特别地，各个光源在亮度和/或光量方面是可单独控制的。因此，可以产生具有特别大量的变形的光束或光斑。

本发明基于以下发现、观察或考虑，并且还包括以下实施例。在这种情况下，部分地为了简化的目的，实施例也被称为“本发明”。在这种情况下，实施例也可以包含上述实施例的部分或组合或者与其对应，和/或可能还包括尚未提及的实施例。

本发明基于发展光均匀化/混色的构思的基本思想。使用的示例尤其是用于飞机的客舱的聚光灯，其可以以不同(可指令的)颜色发光。

根据本发明，结果特别是具有漫射部分(第二部分)的混光杆，以用于产生任何期望的光斑几何形状。本发明特别描述了一种杆状光学单元(混光杆/发光装置)，以用于混合来自发出不同颜色光的至少两个光源的光，或用于从来自至少一个光源的光产生任何期望形状的光斑几何形状。用于此目的的杆状光学单元包含或包括透明区域(用于光混合)和漫射部分(用于成形光斑几何形状)。

混光杆或发光装置特别是用于飞机客舱的所谓“聚光灯”的一部分。因此，本发明也特别是涉及相应的聚光灯。

附图说明

从以下对本发明的一个优选示例性实施例和附图的描述，本发明的其他特征、效果和优点将变得显而易见。在图中，在每种情况下的示意图中：

图1示出了混光杆，

图2示出了具有替代混光杆的发光装置。

具体实施方式

图1示出了混光杆2，其在所示的操作中沿箭头6的方向发射均质的光束4(由虚线表示)。这里的光束4具有期望的轮廓形状8，在该情况下呈圆形。

混光杆2从其第一纵向端10a沿纵向轴线12延伸到其第二纵向端10b。混光杆2在第一纵向端10a处具有用于入射光16(由四个箭头表示)的入射面14。混光杆2在第二纵向端10b处具有用于发射光束4的出射面18。出射面18在此具有轮廓形状8。

混光杆2的第一部分20a由第一材料22a制成，在该情况下是光学透明材料。混光杆2的第二部分20b由第二材料22b制成，在该情况下是光学体积漫射(voluminouslydiffuse)材料；因此，该第二材料在光学上比第一材料22a更漫射。混光杆2的第二部分20b具有出射面18。

第一部分20a和第二部分20b一起形成整个混光杆2。第二部分20b在此具有混光杆2的20％的体积份额。因此，第一部分20a是沿着混光杆2的纵向轴线12的包含入射面14的第一纵向区段；第二部分20b是包含出射面18的第二纵向区段。

第一部分20a沿纵向轴线12具有恒定的横截面24，在当前情况下具有恒定的轮廓形状，在此为正方形(用虚线表示)。

第二部分20b在其外表面26上设置有与出射面18不对应的光吸收元件28，该光吸收元件在当前情况下为涂层。第二部分20b具有轮廓形状30，其以连续的方式邻接第一部分20a的轮廓形状(在当前情况下为正方形)。轮廓形状30在箭头6的方向上从正方形连续地逐渐变为轮廓形状8(特别地是圆形)。

图1还示出了用于产生入射光16或用于将入射光16辐射到入射面14中的光源32。光源32具有在空间上分开的四个单独的源34a-d。每个单独的源34a-d将入射光16的一部分发射到入射面14中，由相应的箭头指示。在该示例中，所述单独的源34a-d是蓝色(34a)、绿色(34b)、白色(34c)和红色(34d)的LED源，其中单独的LED在每种情况下仅被指示为矩形以用于实际发光。

在第一部分20a中，光16的各个组分被混合以形成组合颜色并在整个横截面24上均匀化，并在第二部分20b中成形为具有期望轮廓形状8的光束4。从而，光16因此在当前情况下从四个光源(单独的源34a-d)进入混光杆2的透明第一部分20a，在该处混合，进入混光杆2的漫射第二部分20b，并在出射面18处离开。

图2示出了替代性的混光杆2，其与图1中的混合杆的不同之处仅在于第二部分20b是不同的形状(特别地，具有方形轮廓形状的出射面18)。许多相同的组成部分为清楚起见不再再次编号。轮廓形状8与横截面24或其轮廓形状相同。因此轮廓形状30是恒定的并且类似地对应于轮廓形状8或横截面24的轮廓形状。

图2另外还示出了光学单元36，在当前情况下是成像透镜，其在出射面18的下游沿纵向轴线12和箭头6的方向光学地被连接。在操作期间，光学单元36将光束4或出射面18成像在目标面38上，该目标面在当前情况下是飞机客舱的待照明的表面部件(仅用虚线表示)。成像过程用点表示。目标面38在此处相对于出射面18位于可指定的相对位置R。

混光杆2和光学单元36一起是发光装置40的一部分，在此处为客舱中的聚光灯。光源32也是发光装置40的一部分。光学单元36的成像平面位于目标面38上，使得出射面18在目标面38上的精确且清晰聚焦的成像表示42以光点的形式被示出。

在未示出的替代实施例中，光源32在图1和2中仅包含两个单独的源34a、b，包括在一侧上的冷白色LED和在另一侧的暖白色LED。

附图标记列表

2 混光杆

4 光束

6 箭头

8 轮廓形状

10a、b 第一、第二纵向端

12 纵向轴线

14 入射面

16 光(入射)

18 出射面

20a、b 第一、第二部分

22a、b 第一、第二材料

24 横截面

26 表面

28 元件

30 轮廓形状

32 光源

34a-d 单独的源

36 光学单元

38 目标面

40 发光装置

42 图像表示

R 相对位置