DE10305448A1 - Optical unit for coupling light into an optical fiber, has an LED light source array configured as a planar emitter and a smaller area receiver that is coupled to the coupling surface of the optical fiber - Google Patents

Optical unit for coupling light into an optical fiber, has an LED light source array configured as a planar emitter and a smaller area receiver that is coupled to the coupling surface of the optical fiber Download PDF

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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers

Abstract

Optical unit for illuminating the input coupling surface of an optical fiber has a hollow body (3) with a narrowing section the surfaces of which are reflecting or refracting. On the larger forward surface of the hollow body is a planar emitter (1), while on the smaller surface is a receiver (2) that is fixed to the coupling surface of an optical fiber. The planar emitter comprises an LED array.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung zur Lichteinkopplung in ein Lichtleitkabel.The invention relates to an optical Device for coupling light into a light guide cable.

Im Stand der Technik sind optische Einrichtungen zur Beleuchtung von Lichtleiterbündeln bekannt. Derartige Faserbündel erlauben die Beleuchtung von schlecht zugänglichen Objekten.In the prior art, optical Devices for lighting fiber bundles known. Allow such fiber bundles the lighting of poorly accessible Objects.

Bei den bekannten Einrichtungen werden als Lichtquellen ausschließlich Kaltlichtquellen oder thermische Hochleistungslichtquellen verwendet. Diese Lichtquellen zeichnen sich durch eine hohe Strahlungsleistung und ein kontinuierliches Spektrum aus.In the known facilities as light sources only Cold light sources or thermal high-power light sources are used. These light sources are characterized by high radiation power and a continuous spectrum.

Nachteilig ist hierbei ein hoher elektrischer Leistungsbedarf zum Betrieb der Lampen sowie eine extrem hohe thermische Belastung der Umgebung in unmittelbarer Lampennähe. Bei der Erzeugung dieser Strahlung treten im Inneren der Lampe Temperaturen über 1000° C auf. Die Lampenhäuser von Kaltlichtquellen oder thermischen Hochleistungslichtquellen werden demzufolge thermisch hoch beansprucht und müssen mechanisch sehr stabil ausgeführt sein. Die hohen Betriebstemperaturen machen Kaltlichtquellen oder thermische Hochleistungslichtquellen sehr erschütterungsempfindlich. Bewegungen während des Betriebes sind nur mit besonderen kinematischen Vorkehrungen möglich. Aufgrund der hohen thermischen Belastung haben Kaltlichtquellen und thermische Hochleistungslichtquellen nur eine kurze Lebensdauer. Ihr Einsatz ist sehr kostenintensiv.A disadvantage here is a high one electrical power requirement to operate the lamps as well as an extreme high thermal load on the surroundings in the immediate vicinity of the lamp. at The generation of this radiation occurs inside the lamp at temperatures above 1000 ° C. The Lamphouses of cold light sources or thermal high power light sources are therefore subject to high thermal stress and must be mechanically very stable his. The high operating temperatures make cold light sources or high-performance thermal light sources very sensitive to vibrations. movements while operation are only with special kinematic precautions possible. Due to the high thermal load, cold light sources and high performance thermal light sources only have a short lifespan. Their use is very expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten An anzugeben, die eine hohe Lebensdauer gewährleistet und kostengünstig hergestellt und betrieben werden kann.The invention has for its object a Establishment of the type mentioned to indicate a long service life guaranteed and inexpensive can be manufactured and operated.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Einrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält.According to the invention the task with one device solved, which contains the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous configurations are in the subclaims specified.

Die optische Einrichtung konzentriert das von einem LED-Array ausgesandte Licht auf der Einkoppelfläche eines Lichtleitkabels. Die Ablenkung des Lichtes erfolgt überwiegend durch reflektierende und brechende optische Bauelemente.The optical device is focused the light emitted by an LED array on the coupling surface of a Optical cable. The light is mostly deflected through reflective and refractive optical components.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierzu zählen insbesondere:

  • 1. Durch die Verwendung von LED-Arrays kann die Anordnung sehr kompakt und mechanisch sehr robust aufgeführt werden.
  • 2. Die Beleuchtung kann hochfrequent moduliert werden.
  • 3. Die bei Kaltlichtquellen und thermischen Hochleistungslichtquellen erforderliche aufwendige Kühlung entfällt, da die LEDs nicht aktiv gekühlt werden müssen und lediglich eine passive Kühlung mit Kühlkörpern benötigen.
  • 4. Mit Kaltlichtquellen und thermische Hochleistungslichtquellen werden nur Lebensdauerwerte von weniger als 1000 Gebrauchsstunden erreicht. Die erfindungsgemäß verwendeten LED-Beleuchtungen erreichen eine etwa hundertfach längere Lebensdauer.
  • 5. Die Lebensdauer von Kaltlichtquellen und thermischen Hochleistungslichtquellen wird nur erreicht, wenn sie erschütterungsfrei aufgestellt sind. Demgegenüber sind LEDs mechanisch sehr robust und können auch bewegt werden, wenn sie leuchten.
  • 6. Die hohe Lichtintensivität von Kaltlichtquellen und thermische Hochleistungslichtquellen bedingen einen hohen Energieverbrauch. Wird einfarbiges Licht genötigt, werden Filter vorgeschaltet, die einen Großteil der Lichtenergie in Wärme umsetzen, während LEDs das Licht in den gewünschten Farben emittieren.
The invention is characterized by a number of advantages. These include in particular:
  • 1. By using LED arrays, the arrangement can be very compact and mechanically very robust.
  • 2. The lighting can be modulated at high frequency.
  • 3. The complex cooling required for cold light sources and thermal high-power light sources is eliminated, since the LEDs do not have to be actively cooled and only require passive cooling with heat sinks.
  • 4. With cold light sources and thermal high-performance light sources, only lifespan values of less than 1000 hours of use are achieved. The LED illuminations used according to the invention achieve a service life that is approximately a hundred times longer.
  • 5. The lifespan of cold light sources and thermal high-power light sources is only achieved if they are set up free of vibrations. In contrast, LEDs are mechanically very robust and can also be moved when they light up.
  • 6. The high light intensity of cold light sources and thermal high-performance light sources result in high energy consumption. If monochrome light is required, filters are connected upstream, which convert a large part of the light energy into heat, while LEDs emit the light in the desired colors.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing shows 1 a perspective view of an embodiment.

Die Anordnung ist in der vorliegenden Ausführung mit einem Hohlkörper 3 versehen, der in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist. Die Anschlussfläche für die von einem als LED-Array ausgeführten flächigen Strahler 1 befindet sich an der großflächigen Stirnseite des Hohlkörpers 3. An der kleineren Stirnfläche des Hohlkörpers befindet sich eine Öffnung, welche die Einkoppelstelle für ein Lichtleitkabel bildet. Die Einkoppelstelle besteht aus einer Aufnahmeeinrichtung 2, mit der die Einkoppelfläche des Lichtleiterbündels fixiert wird. Die Konzentration des Lichtes erfolgt im Inneren des Hohlkörpers 3 mit Hilfe an der Innenseite angebrachter reflektierender optischer Elemente sowie mit einer Fresnellinse, die in der Nähe des flächigen Strahlers angeordnet ist.The arrangement is in the present embodiment with a hollow body 3 provided, which is in the form of a truncated cone. The connection surface for the flat spotlights designed as an LED array 1 is located on the large face of the hollow body 3 , There is an opening on the smaller end face of the hollow body, which forms the coupling point for an optical fiber cable. The coupling point consists of a receiving device 2 , with which the coupling surface of the light guide bundle is fixed. The light is concentrated inside the hollow body 3 with the help of reflective optical elements attached to the inside and with a Fresnel lens, which is arranged in the vicinity of the flat radiator.

1 1
flächiger Strahler flat spotlight
2 2
Aufnahmeeinrichtung für Lichtleitkabelrecording device for fiber optic cables
3 3
Hohlkörperhollow body

Claims (5)

Optische Einrichtung zur Beleuchtung der Einkoppelfläche eines Lichtleitkabels, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hohlkörper (3) mit sich verengendem Querschnitt reflektierende und/oder brechende optische Elemente angeordnet sind, wobei an der größeren Stirnfläche des Hohlkörpers ein flächiger Strahler (1) und an der kleineren Fläche des Hohlkörpers eine Aufnahmeeinrichtung (2) zur Fixierung einer Einkoppelfläche eines Lichtleitkabels angeordnet ist und der flächige Strahler aus einem LED-Array besteht.Optical device for illuminating the coupling surface of a light guide cable, characterized in that in a hollow body ( 3 ) reflective and / or refractive optical elements are arranged with a narrowing cross section, wherein on the larger face of the hollow body, a flat radiator ( 1 ) and on the smaller area of the hollow body a receiving device ( 2 ) is arranged to fix a coupling surface of a light guide cable and the flat spotlight consists of an LED array. Optische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Mantelfläche des Hohlkörpers (3) reflektierenden Elemente angeordnet sind.Optical device according to claim 1, characterized in that on the inside of the lateral surface of the hollow body ( 3 ) reflective elements are arranged. Optische Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Hohlkörpers (3) in der Nähe des flächigen Strahlers (1) ein sammelndes optisches Element angeordnet ist.Optical device according to claim 1 or 2, characterized in that in the interior of the hollow body ( 3 ) near the flat spotlight ( 1 ) a collecting optical element is arranged. Optische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das sammelnde optische Element als Fresnellinse ausgebildet ist.Optical device according to claim 3, characterized in that the collecting optical element is designed as a Fresnel lens is. Optische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (3) die Form eines Kegelstumpfs aufweist.Optical device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow body ( 3 ) has the shape of a truncated cone.
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