DE10305448B4 - Optical device for light coupling into a light guide cable - Google Patents

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Abstract

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 narrowing in a hollow body (3) Cross-section reflective and / or refractive optical elements are arranged, wherein at the larger end face of the hollow body a plane Spotlight (1) and on the smaller surface of the hollow body a Recording device (2) for fixing a coupling surface of a light guide cable is arranged and the areal Spotlight consists of a LED array.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung zur Lichteinkopplung in ein Lichtleitkabel.The The invention relates to an optical device for light coupling in a fiber optic cable.

Im Stand der Technik sind optische Einrichtungen zur Beleuchtung von Lichtleiterbündeln bekannt. Derartige Faserbündel erlauben die Beleuchtung von schlecht zugänglichen Objekten.in the The prior art are optical devices for the illumination of Optical fiber bundles known. Such fiber bundles allow the illumination 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.at The known devices are used as light sources exclusively cold light sources or high power thermal light sources. These light sources are characterized by a high radiant 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.adversely Here is a high electrical power requirement for the operation of Lamps and an extremely high thermal load of the environment in the immediate vicinity of the lamp. In the generation of this radiation temperatures above 1000 ° C occur inside the lamp. The Lamphouses of cold light sources or high power thermal light sources are therefore subjected to high thermal stress and must be mechanical very stable be. The high operating temperatures make cold light sources or High-power thermal light sources very sensitive to vibration. movements while of the operation are only with special kinematic arrangements possible. Due to the high thermal load have cold light sources and high power thermal light sources only a short life. Their use is very costly.

Nach DE 30 10 347 A1 ist eine Einrichtung zur Verbindung von Lichtleitern mit Hilfe eines abbildenden optischen Elementes bekannt, bei dem in einem Hohlkörper ein brechendes optisches Element vorgesehen ist, welches das Licht eines flächigen Strahlers so weit konzentriert, dass es in eine Lichtleitphase eingekoppelt werden kann.To DE 30 10 347 A1 a device for connecting optical fibers by means of an imaging optical element is known, in which a refractive optical element is provided in a hollow body, which concentrates the light of a flat radiator so far that it can be coupled into a Lichtleitphase.

Weiterhin ist in EP 0 568 190 B1 ein optisches Koppelelement bekannt, bei dem ein kegelförmiger Hohlkörper verwendet wird, dessen Wände innen hochreflektierend ausgebildet sind.Furthermore, in EP 0 568 190 B1 an optical coupling element known in which a conical hollow body is used, whose walls are formed inside highly reflective.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine hohe Lebensdauer gewährleistet und kostengünstig hergestellt und betrieben werden kann.Of the Invention is based on the object, a device of the above specify the type mentioned, which ensures a long life and cost-effective 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 Task solved with a device which the claim 1 features specified.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments are specified in the subclaims.

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 concentrates the emitted from an LED array Light on the coupling surface a fiber optic cable. The deflection of the light is predominantly by reflecting 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. Through the use of LED arrays, the arrangement can be listed very compact and mechanically very robust.
  • 2. The lighting can be modulated at high frequency.
  • 3. Complex cooling required for cold light sources and high-power thermal light sources is eliminated since the LEDs do not need to be actively cooled and only require passive cooling with heat sinks.
  • 4. Cold light sources and high intensity thermal light sources only achieve lifetime values of less than 1000 hours of use. The LED lights used in the invention achieve about a hundred times longer life.
  • 5. The service life of cold light sources and high-power thermal light sources is only achieved if they are installed vibration-free. 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-power light sources require high energy consumption. When monochrome light is required, filters are placed in front of them, 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 will be explained in more detail below with reference to an 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 formed in the shape of a truncated cone. The connection surface for the areal radiator designed as an LED array 1 is located on the large-scale end face of the hollow body 3 , At the smaller end face of the hollow body is an opening which forms the Einkoppelstelle for a light guide cable. The Einkoppelstelle consists of a recording device 2 with which the coupling surface of the optical fiber bundle is fixed. The concentration of light takes place inside the hollow body 3 with the aid of reflective optical elements mounted on the inside and with a Fresnel lens which is arranged in the vicinity of the planar radiator.

11
flächiger Strahlerflat radiator
22
Aufnahmeeinrichtung für Lichtleitkabelrecording device for optical cables
33
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 ) are arranged with narrowing cross-section reflective and / or refractive optical elements, wherein at the larger end face of the hollow body, a flat radiator ( 1 ) and on the smaller surface of the hollow body a receiving device ( 2 ) is arranged for fixing a coupling surface of a light guide cable and the flat radiator 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 ) in the vicinity of the planar radiator ( 1 ) is arranged a collecting optical element. 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 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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