DE10321020A1

DE10321020A1 - Homogenous luminous field generating device for projection apparatus, has receptacle coupled to light integrator covering light incidence surface

Info

Publication number: DE10321020A1
Application number: DE2003121020
Authority: DE
Inventors: Günter Rudolph
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2003-05-10
Filing date: 2003-05-10
Publication date: 2004-12-16

Abstract

One or more point-like or area light sources (4) are held by a receptacle (2) made of optically transparent material. The receptacle is coupled to a light integrator (1), completely covering the light incidence surface of the integrator. The light sources are preferably LEDs or light films.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen eines homogenisierten Leuchtfeldes, bevorzugt zur Verwendung in Projektionseinrichtungen, umfassend einen Lichtintegrator mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche sowie einer Lichtquelle, wobei im Lichtintegrator reflektierende Flächen vorhanden sind, deren Flächennormalen senkrecht oder geneigt zur Längsrichtung liegen, an denen Teilstrahlen zur Führung des Lichtbündels reflektiert werden.The The invention relates to an arrangement for generating a homogenized Illuminated field, preferably for use in projection devices, comprising a light integrator with a light entry surface and a light exit surface and a light source, reflective surfaces being present in the light integrator are whose surface normals are perpendicular or inclined to the longitudinal direction lie at which partial rays reflecting the light beam are reflected become.

Insbesondere in Projektionseinrichtungen werden zum Erzeugen eines homogenisierten Leuchtfeldes im zunehemnden Maße Lichtintegratoren (Mischstäbe) eingesetzt. Dabei unterscheidet man Vollintegratoren (Ausnutzung der Totalreflexion an den Grenzflächen zur Luft) oder Hohlintegratoren, die im wesentlichen aus einem Grundkörper bestehen, dessen Seitenflächen gleichmäßig mit reflektierenden Schichten versehen sind. Das durch die Lichteintrittsfläche in den Integrator eingekoppelte Licht wird an den reflektierenden Flächen bis hin zur Lichtaustrittsfläche mehrfach hin und her reflektiert. Bedingt durch das sogenannte „Durchmischen" des Lichtes entsteht an der Lichtaustrittsfläche in Abhängigkeit vom Querschnitt und der Länge des Integrators ein homogenisiertes Leuchtfeld. Eine derartige Lösung wird beispielsweise in DE 198 19 245 C1 beschrieben.Particularly in projection devices, light integrators (mixing rods) are increasingly being used to generate a homogenized light field. A distinction is made between full integrators (utilizing total reflection at the interfaces with the air) or hollow integrators, which essentially consist of a base body, the side surfaces of which are evenly provided with reflective layers. The light coupled into the integrator through the light entry surface is reflected back and forth several times on the reflecting surfaces up to the light exit surface. Due to the so-called "mixing" of the light, a homogenized light field is created on the light exit surface depending on the cross-section and the length of the integrator DE 198 19 245 C1 described.

Eine Möglichkeit der Erzeugung eines gleichmäßig ausgeleuchteten Feldes in der Lichtaustrittsfläche besteht darin, dass zunächst das Leuchtfeld eines im primären Fokus eines Ellipsoidreflektors angeordneten Brenners in den sekundären Fokus dieses Ellipsoidreflektors abgebildet wird. Dieses Leuchtfeld ist sehr inhomogen und hat eine Apertur, die von der Winkelabstrahlcharakteristik des Brenners und der Öffnung des Ellipsoidreflektors abhängig ist. Mit diesem Spot des sekundären Fokus wird die Eintrittsfläche des Lichtmischstabes beleuchtet. Sofern die Seitenflächen der Integratoren parallel zueinander verlaufen, entsprechen die Aperturen in der Lichtaustrittsfläche den Aperturen in der Lichteintrittsfläche.A possibility generating an evenly lit one Field in the light exit surface is that first the light field one in the primary Focus of an ellipsoidal reflector arranged in the secondary focus of this Ellipsoid reflector is mapped. This light field is very inhomogeneous and has an aperture that differs from the angular emission characteristic the burner and the opening of the ellipsoid reflector is. With this spot of the secondary The focus is on the entrance area of the light mixing rod illuminated. Unless the side surfaces of the Integrators run parallel to each other, correspond to the apertures in the light exit surface the apertures in the light entry surface.

Diese Varianten sind anordnungstechnisch sehr aufwendig. Hinzu kommt der relativ hohe Justieraufwand zur definierten Einlenkung des Lichtbündels in den Lichtmischstab. Um beispielsweise ein Farbmanagement mit variabler Farbeinstellung zu realisieren bedarf es zusätzlicher mechanisch bewegter Baulemente.This Variants are very complex in terms of arrangement. Add to that the relatively high adjustment effort for defined deflection of the light beam in the light mixing stick. For example, a color management with variable To implement color adjustment, additional mechanically moving is required Metal panels.

In EP 1258148 wird eine Projektionseinrichtung beschrieben, bei welcher Lumineszenzdioden (LED's) als Beleuchtungsquellen verwendet werden. Dabei wird das von den LED's ausgestrahlte Licht über Lichtleitfasern in den Lichtintegrator geleitet. Derartige Anordnungen haben den Nachteil, dass für jede LED eine Lichtleitfaser zum Integrator verlegt werden muß, das mit einem hohen Aufand und somit mit hohen Kosten verbunden ist.In EP 1258148 A projection device is described in which luminescent diodes (LEDs) are used as illumination sources. The light emitted by the LEDs is directed into the light integrator via optical fibers. Such arrangements have the disadvantage that an optical fiber must be laid for each LED to the integrator, which is associated with a high cost and thus with high costs.

Ferner werden Lösungen vorgeschlagen, bei denen einzelne LED's direkt in dem Lichtintegrator eingefügt sind. Auch derartige Anordnungen sind sehr aufwendig herstellbar. Hinzu kommt, dass durch die Integration der LED'S im Mischstab selbst die zur Homogenisierung erforderlichen Reflexionsverhältnisse beeinflusst werden.Further become solutions proposed in which individual LEDs are inserted directly into the light integrator. Such arrangements are also very expensive to manufacture. in addition comes that by integrating the LED's in the mixing stick itself for homogenization required reflection ratios to be influenced.

Ausgegehend von den- Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Erzeugen eines homogenisierten Leuchtfeldes derart weiterzuentwickeln, dass mit relativ niedrigem anordnungstechnischen Aufwand ein den Anforderungen gerechtes Leuchtfeld an der Lichtaustrittsfläche des Lichtintegrators entsteht.Going out of the disadvantages of the prior art described the invention has for its object an arrangement for generating to develop a homogenized light field in such a way that with a relatively low expenditure on arrangement technology Illuminated field is created on the light exit surface of the light integrator.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine oder mehrere punktförmige und/oder flächenhafte Lichtquellen von einer aus einem optisch transparentem Material bestehenden Aufnahme gehalten sind und die Aufnahme die Lichteintrittsfläche vollständig bedeckend am Lichtintegrator angekoppelt ist.This Task is achieved by an arrangement of the type described in the introduction, according to the invention solved, that one or more punctiform and / or areal Light sources from one made of an optically transparent material existing recording are held and the recording completely covering the light entry surface is coupled to the light integrator.

Zweckmäßigerweise sind die Lichtquellen Lumineszenzdioden (LED's), die in Form von Chips verwendet werden. Um einen sehr engen Kontakt der Lichtquelle mit der Oberfläche der Aufnahme zu erhalten sind auch Lichtquellen aus Leuchtfolien denkbar.Conveniently, are the light sources luminescent diodes (LED's) that are used in the form of chips become. To ensure very close contact between the light source and the surface of the To obtain an image, light sources made of luminous foils are also conceivable.

Durch die Kopplung der Aufnahme der Lichtquellen an den Lichtintegrator wird das von mehreren Lichtquellen gesammelte Licht direkt in den Eingangsquerschnitt geleitet, so dass über die gesamte Baulänge des Lichtintegrators ein Durchmischen erfolgt.By the coupling of the recording of the light sources to the light integrator the light collected by several light sources is transferred directly into the Inlet cross section passed so that over the entire length of the Light integrators are mixed.

Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Lichtquellen direkt in die Stirnfläche oder in die Seitenflächen des Lichtintegrators aufgenommen sind sinkt zwar bei Betrachtung dergleichen Anzahl von beispielsweise LED's die Gesamteffizienz des Lichtes, dieser Lichtverlust kann aber durch die Anordnung zusätzlicher Lichtquellen in der Aufnahme kompensiert werden. Einer Erweiterung der Anzahl der Lichtquellen direkt im Lichtintegrator hingegen sind bedingt durch die zwingend einzuhaltenden Reflexionsverhältnisse im Lichtintegrator Grenzen gesetzt.in the Compared to an arrangement in which the light sources are directly in the face or in the side surfaces of the light integrator decreases when viewed same number of LEDs, for example, the total efficiency of the light, this Loss of light can be caused by the arrangement of additional light sources in the Recording can be compensated. An increase in the number of light sources however, directly in the light integrator are due to the reflection ratios to be observed set limits in the light integrator.

In die Aufnahme können sowohl farbige als auch weiße Lichtquellen aufgenommen werden, so dass die Aufnahme schnell an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden kann.Both colored and white light sources can be included in the recording that the recording can be quickly adapted to the respective application.

Eine mögliche Ausgestaltung besteht darin, die Aufnahme als Kugel auszubilden, wobei die Lichtquellen direkt auf der Oberfläche aufgebracht sind und an mindestens einer Stelle der Kugel ein brechzahläquivalenter Übergang zum Auskoppeln des Lichtes in den Lichtintegrator vorgesehen ist.A possible The configuration consists in forming the receptacle as a sphere, the light sources are applied directly to the surface and on At least one point on the sphere is a transition equivalent to the refractive index is provided for decoupling the light into the light integrator.

Zweckmäßigerweise sind dabei zum Zwecke der Positionierung der Lichtquellen in die Oberfläche der Aufnahme Mulden eingebracht, in denen die Chips fixiert werden. Bei Verwendung von Leuchfolien hingegen kann auf das Einbringen derartiger Mulden verzichtet werden, so dass keine Kopplungseffizienzverluste auftreten.Conveniently, are here for the purpose of positioning the light sources in the Surface of the Troughs are inserted in which the chips are fixed. When using luminescent foils, however, can be introduced such troughs are dispensed with, so that no coupling efficiency losses occur.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung besteht darin, LED-Chips auf der Aufnahme derart zu positionieren, dass ihre Abstrahlung quer zur optischen Achse der Anordnung erfolgt.A An advantageous embodiment of the arrangement consists of LED chips to position on the recording so that its radiation transversely to the optical axis of the arrangement.

Je nach Abwendungsfall kann es sich als günstig erweisen, die Aufnahme entweder scheibenförmig beziehungsweise ringförmig auszubilden oder Bauteile zu verwenden, die durch eine plattenförmige beziehungsweise eine stabförmige Geometrie charakterisiert sind. Derartige Aufnahmen lassen sich relativ einfach herstellen und zeichnen sich darüberhinaus durch eine hohe energetische Effizienz aus.ever after averting it may prove beneficial to take the picture either disc-shaped or ring-shaped train or use components by a plate-shaped respectively a rod-like geometry are characterized. Such recordings are relatively easy manufacture and excel characterized by high energy efficiency.

Die optisch und/oder mechanischen Verbindungen zwischen den Lichtquellen und der Aufnahme werden dabei zweckmäßigerweise über einen an die optischen Übertragungseigenschaften angepassten Verbundkitt realisiert.The optical and / or mechanical connections between the light sources and the recording are expediently via a to the optical transmission properties adapted composite cement realized.

Sofern der Lichtintegrator und die Aufnahme aus Glas bestehen werden die Bauteile am Übergangsquerschnitt üblicherweise über einen ansich bekannten Optikkitt miteinander verbunden.Provided the light integrator and the holder will be made of glass Components at the transition cross section usually over a known optic putty connected together.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht insbsondere bei hohen Stückzahlen darin, dass der Lichtintegrator und die Aufnahme aus einem einzigen Kunststoffspritzteil mit oder ohne ausgeformten Mulden in der Aufnahme bestehen, wodurch die oftmals komplizierte Ankopplung der Elemente aneinander entfällt. Darüberhinaus lassen sich die Mulden zur Aufnahme der Chips relativ einfach einbringen.A There is an advantageous further development of the arrangement according to the invention in particular with large quantities in that the light integrator and the recording from a single Injection molded plastic part with or without molded troughs in the receptacle exist, which makes the often complicated coupling of the elements to each other. Furthermore the troughs for receiving the chips can be inserted relatively easily.

Um das Einbringen von Mulden, was bei Verwendung von Aufnahmen aus Glas dennoch mit technologischen Problemen behaftet ist, zu vermeiden können die Lichtquellen auch direkt auf die ebene Oberfläche über eine Kittlinse aufgesetzt werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass mit zunehmenden Abstand der Chips zur Aufnahme die Kopplungseffizienz abnimmt.Around the introduction of hollows, which results from using recordings To avoid glass still has technological problems can the light sources also directly onto the flat surface via a Putty lens can be put on. However, this means that with increasing distance of the chips to pick up the coupling efficiency decreases.

Insofern hat sich gezeigt, dass die effektivste Form der Befestigung der LED-Chips über vorgeformte Mulden in der Aufnahme zu realisieren ist. Durch das Auffüllen der Mulden mit Kitt wird eine durchgehende Oberfläche des Anschlußteiles erzielt, so dass die Totalreflexion nur im vernachlässigbaren Maße gestört wird.insofar has been shown to be the most effective form of attachment to the LED chips over pre-shaped troughs in the receptacle can be realized. By the Fill up the trough with putty becomes a continuous surface of the connecting part achieved so that the total reflection is disturbed only to a negligible extent.

Eine mögliche Ausgestaltungsform der Anordnung besteht ferner darin, die Aufnahme in Abhängigkeit von ihrer Geometrie nach innen wirkend zu verspiegeln. Eine Verbesserung der Effizienz der optischen Übertragung des Lichtes tritt dabei insbesondere bei Verwendung einer stabförmigen Aufnahme auf. Bei anderen Formen kann dies jedoch ungünstig sein. Obwohl ohne Verspiegelung Lichtstrahlen mit größeren Öffnungswinkeln die Aufnahme verlassen wird der verbleibende Lichtanteil durch Totalreflexion effektiver geführt als bei Verspiegelung der Oberfläche der Aufnahme das gesamte Licht.A possible Embodiment of the arrangement is also the recording dependent on reflecting from their geometry inwards. An improvement the efficiency of optical transmission of light occurs in particular when using a rod-shaped receptacle on. For other forms, however, this can be disadvantageous. Although without mirroring Light rays with larger opening angles the remaining part of the light is left by total reflection managed more effectively than when mirroring the surface of taking all the light.

Zum Zwecke der teilweisen Nutzung des aus der Aufnahme austretenden, nicht in den Lichtintegrator gelangenden Lichtanteiles erweist es sich als vorteilhaft, die Aufnahme mit von Rückreflektionen bewirkenden Spiegelelementen zu umhüllen, wobei die Spiegelelemente zur Oberfläche der Aufnahme einen Luftspalt ausbilden. Durch den Luftspalt bleibt die Totalreflexion in der Aufnahme erhalten und das austretende Licht wird zusätzlich in Richtung des Übergangsquerschnitts zum Lichtintegrator geführt.To the Purposes of partial use of the it proves that it does not get into the light integrator proving to be advantageous for inclusion with back reflections To wrap mirror elements, wherein the mirror elements to the surface of the recording an air gap form. The total reflection remains in the air gap Receive recording and the emerging light is additionally in Direction of the cross section led to the light integrator.

Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Anordnung anhand von Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen im einzelnen:following the arrangement according to the invention based on figures explained become. The following show in detail:

1: die schematische Darstellung der Anordnung mit einer kugelförmigen Aufnahme 1 : the schematic representation of the arrangement with a spherical receptacle

2: die Darstellung des Strahlengangen in einer kugelförmigen Aufnahme 2 : the representation of the beam paths in a spherical image

3: verschiedene Darstellungsvarianten der Aufnahme 3 : different display variants of the recording

4: die Darstellung der Anordnung mit einer scheibenförmigen Aufnahme 4 : the representation of the arrangement with a disc-shaped receptacle

5: die Darstellung der Anordnung mit einer stabförmigen Aufnahme 5 : the representation of the arrangement with a rod-shaped receptacle

6: die Anordnug der LED-Chips in Mulden einer Aufnahme 6 : the arrangement of the LED chips in the wells of a recording

7: die Anordnung der LED-Chips auf der glatten Oberfläche der Aufnahme 7 : the arrangement of the LED chips on the smooth surface of the recording

8: eine Darstellung der Lichteinkopplung aus einer scheibenförmigen Aufnahme mit umschließenden Spiegeln 8th : a representation of the light coupling from a disc-shaped holder with surrounding mirrors

9: eine komplette Beleuchtungseinheit mit teilweise aufgeschittenem Gehäuse 9 : a complete lighting unit with partially cut open housing

1 zeigt einen Lichtintegrator 1 an dessen Lichteintrittsfläche eine aus Glas bestehende kugelförmige Aufnahme 2 zentrisch zu einer optischen beziehungsweise mechanischen Achse 3 des Lichtintegrators 1 liegend befestigt ist. Auf der Aufnahme 2 sind vier schematisch dargestellte, als LED-Chips ausgebildete Lichtquellen 4 zueinander um 90 Grad versetzt sowie mit senkrecht auf der optischen Achse 3 liegenden Wirkrichtungen angeordnet. Das von den LED-Chips in das Innere der kugelförmigen Aufnahme 2 gelangte Licht wird in der Aufnahme 2 zusammengeführt und gelangt über einen mit dem Lichtintegrator 1 brechzahlgleichen Übergangsquerschnitt 5 in den Lichtintegrator 1. 1 shows a light integrator 1 on the light entry surface a spherical holder made of glass 2 centric to an optical or mechanical axis 3 of the light integrator 1 is attached horizontally. On the recording 2 are four schematically shown light sources designed as LED chips 4 offset from each other by 90 degrees and perpendicular to the optical axis 3 lying effective directions arranged. That from the LED chips inside the spherical receptacle 2 light received is in the shot 2 merged and reached via one with the light integrator 1 transition cross-section with the same refractive index 5 in the light integrator 1 ,

In 2 wird der Strahlenverlauf der Lichtstrahlen 6 in der kugelförmigen Aufnahme 2 dargestellt. Das von einer auf der optsichen Achse 3 zu dem nicht dargestellten Lichtintegrator 1 liegenden punktförmigen Lichtquelle 7 ausgehede Licht wird zu etwa 72 % von einem gegenüber der Lichtquelle 7 angeordnetem axialen Detektor 8 und nur zu etwa 7 % von einem seitlich im Winkel von 90 Grad dazu angeordneten Detektor 9 empfangen.In 2 becomes the ray path of the light rays 6 in the spherical receptacle 2 shown. That of one on the optical axis 3 to the light integrator, not shown 1 lying point light source 7 outgoing light is about 72% from one compared to the light source 7 arranged axial detector 8th and only about 7% from a detector arranged laterally at an angle of 90 degrees 9 receive.

Dies bedeutet, dass es für die Anordnung der LED-Chips bei Verwendung einer kugelförmigen Aufnahme 2 gegenüber dem Übergangsquerschnitt 5 zum Lichtintegrator 1 bevorzugte Positionen gibt, da alle von der in 2 dargestellten Position der Lichtquelle 7 abweichend angeordneten Lichtquellen in Abhängigkeit vom Abstand zu dieser Position einen geringeren Beitrag zur Effizienz der Anordnung leisten.This means that it is for the arrangement of the LED chips when using a spherical receptacle 2 compared to the transition cross section 5 to the light integrator 1 preferred positions there because all of the in 2 shown position of the light source 7 Differently arranged light sources, depending on the distance to this position, make a smaller contribution to the efficiency of the arrangement.

3 zeigt mehrere Möglichkeiten der Gestaltung von Aufnahmen der LED-Chips sowie Ankopplungsstellen zum Lichtintegrator 1. Hinsichtlich der energetischen Effizienz und der Herstellbarheit erweisen sich dabei besonders die kreisscheibenförmige Aufnahme 10 und die stabförmige Aufnahme 11 als günstig. Denkbar sind aber auch ringförmige, halbscheibenförmige und plattenförmige Aufnahmen 12, 13 und 14. 3 shows several options for the design of recordings of the LED chips as well as coupling points to the light integrator 1 , With regard to the energy efficiency and the manufacturability, the circular disk-shaped receptacle are particularly evident 10 and the rod-shaped receptacle 11 as cheap. However, ring-shaped, half-disk-shaped and plate-shaped recordings are also conceivable 12 . 13 and 14 ,

Eine Variante der Ankopplung eines LED-Arrays 15 an die scheibenförmige Aufnahme 10 wird in 4 im noch nicht zusammengefügten Zustand dargestellt. Zum Zwecke der Ankopplung des mit vier LED-Chips 16 bestückten Arrays 15 an die scheibenfömige Aufnahme 10 sind in der scheibenförmigen Aufnahme 10 vier Mulden 17 vorgesehen, in die die vier LED-Chips 16 eintauchen.A variant of the coupling of an LED array 15 to the disc-shaped receptacle 10 is in 4 shown in the not yet assembled state. For the purpose of connecting the with four LED chips 16 populated arrays 15 to the disk-shaped receptacle 10 are in the disc-shaped receptacle 10 four hollows 17 provided in which the four LED chips 16 plunge.

In Analogie zu dieser Variante zeigt 5 ein mit drei LED-Chips 18 bestücktes Array 19. Das Array 19 wird dabei seitlich an die, einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisende stabförmige Aufnahme 11 angekoppelt, wobei in der Aufnahme 11 entsprechend der Anordnung der LED-Chips 18 Mulden 20 eingebracht sind.In analogy to this variant shows 5 one with three LED chips 18 populated array 19 , The array 19 is laterally on the rod-shaped receptacle, which has a rectangular cross section 11 coupled, being in the recording 11 according to the arrangement of the LED chips 18 wells 20 are introduced.

6 zeigt die Verbindungsstelle zwischen dem Array 19 und der stabförmigen Aufnahme 11 nach 5. Die Aufnahme 11 sowie der Lichtintegrator 1 bestehen aus Glas und sind am Übergangsquerschnitt 5 miteinander verkittet. Auch das Array 19 und die Aufnahme 11 sind optisch und mechanisch über eine nicht dargestellte Kittschicht miteinander verbunden. 6 shows the junction between the array 19 and the rod-shaped receptacle 11 after 5 , The recording 11 as well as the light integrator 1 consist of glass and are at the transition cross-section 5 cemented together. The array too 19 and the recording 11 are optically and mechanically connected to one another via a kit layer, not shown.

Eine andere Form der Verbindungsstelle wird in 7 dargestellt. In dieser Variante besitzt die stabförmige Aufnahme 11 eine glatte Oberfläche 21. Die LED-Chips 18 werden auf die Oberfläche 21 aufgesetzt. Die Fixierung des Arrays 19 an der Aufnahme 11 erfolgt dabei über geformte Kittlinsen 22.Another form of connection is in 7 shown. In this variant, the rod-shaped receptacle 11 a smooth surface 21 , The LED chips 18 be on the surface 21 placed. Fixing the array 19 at the reception 11 takes place over molded cement lenses 22 ,

Bei den beschriebenen Beispielen besitzt lediglich die stabförmige Aufnahme 11 eine, in den Innenraum wirkende verspiegelte Oberfläche, da bei allen anderen Ausführungsformen trotz Verspiegelung der Oberflächen keine energetische Effizienzsteigerung eintritt. Ursache hierfür ist, dass an verspiegelten Oberflächen keine Totalreflexion auftritt.In the examples described, only the rod-shaped receptacle has 11 a mirrored surface acting in the interior, since in all other embodiments, despite the mirroring of the surfaces, there is no increase in energy efficiency. The reason for this is that no total reflection occurs on mirrored surfaces.

Der aus den beschriebenen Aufnahmen 2, 10, 11, 12, 13 oder 14 austretende Lichtanteil kann jedoch zum Teil noch genutzt werden, wenn diese Aufnahmen mit Spiegeln umgeben werden, wobei zwischen den Spiegeln und den Aufnahmen ein Luftspalt verbleibt. Dies wird in 8 am Beispiel der scheibenförmigen Aufnahme 10 dargestellt.The one from the recordings described 2 . 10 . 11 . 12 . 13 or 14 emerging light portion can, however, still be used in part if these recordings are surrounded by mirrors, an air gap remaining between the mirrors and the recordings. This is in 8th using the example of the disc-shaped holder 10 shown.

Ausgehend von einer Lichtquelle 23 wird das Licht an der Außenfläche der Aufnahme 10 totalreflektiert. Die totalreflektierten Lichtstrahlen 24 gelangen über den Übertragungsquerschnitt 5 in den Lichtintegrator 1, während die aus der Aufnahme 10 austretenden Lichtstrahlen 25 an einem die Aufnahme 10 unter Ausbildung eines Luftspaltes 26 umhüllenden Spiegel 27 reflektiert und zum Übertragungsquerschnitt 5 hin geführt werden. Die in der Aufnahme 10 selbst erfolgende Totalreflexion der Lichtstrahlen 24 wird dabei nicht gestört.Starting from a light source 23 the light on the outside surface of the shot 10 totally reflected. The totally reflected rays of light 24 pass over the transmission cross-section 5 in the light integrator 1 while from the recording 10 emerging light rays 25 on one the recording 10 with the formation of an air gap 26 enveloping mirror 27 reflected and to the transmission cross section 5 be led there. The one in the shot 10 even total reflection of the light rays 24 is not disturbed.

Sofern die Außenflächen des Lichtintegrators 1 auf etwa dem ersten Drittel nach dem Übertragungsquerschitt 5 mit einer in den Innenraum reflektierenden Schicht versehen sind, können auch Lichtstrahlen mit sehr großen Öffnungswinkeln geführt werden, bis im Lichtintegrator 1 nur noch Totalreflexion auftritt.If the outer surfaces of the light integrator 1 about the first third after the transmission cross-section 5 are provided with a layer reflecting into the interior, light beams with very large opening angles can also be guided, up to the light integrator 1 only total reflection occurs.

9 zeigt den kompletten Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem teilweise aufgebrochenen Gehäuse 28. Dabei wird die mit dem LED-Array 15 verbundene scheibenförmige Aufnahme 10 nach 4 an den Lichtintegrator 1 gekoppelt und im Gehäuse 28 fixiert. Der Lichtintegrator 1 wird dabei in seiner Lage durch eine in einer Fassung 29 integrierten Hülse 30 bestimmt. Zum Zwecke des Erzielens einer hohen energetischen Effizienz ist die scheibenförmige Aufnahme 10 von dem in 8 nur schematisch dargestellten Spiegel 27 umhüllt. 9 shows the complete structure of the arrangement according to the invention with a partially broken housing 28 , The one with the LED array 15 connected disc-shaped receptacle 10 after 4 to the light integrator 1 coupled and in the housing 28 fixed. The light integrator 1 is in its position by a version 29 integrated sleeve 30 certainly. For the purpose of achieving high energetic efficiency, the disc-shaped receptacle is 10 from that in 8th mirror shown only schematically 27 envelops.

11: Lichtintegratorlight integrator
22: Aufnahme (Kugel)admission (Bullet)
33: Achseaxis
4, 7, 234, 7, 23: Lichtquellelight source
55: ÜbergangsquerschnittTransition section
6,24,256,24,25: Lichtstrahlenlight rays
8, 98th, 9: Detektordetector
1010: Aufnahme (scheibenförmig)admission (Disc-shaped)
1111: Aufnahme (stabförmig)admission (Rod-shaped)
1212: Aufnahme (ringförmig)admission (Annular)
1313: Aufnahme (halbscheibenförmig)admission (Half disc-shaped)
1414: Aufnahme (plattenförmig)admission (Plate-like)
15,1915.19: LED-ArrayLED array
16, 1816 18: LED-ChipLED chip
17, 2017 20: Muldetrough
2121: Oberflächesurface
2222: Kittlinsecemented
2626: Luftspaltair gap
2727: Spiegelmirror
2828: Gehäusecasing
2929: Fassungversion
3030: Hülseshell

Claims

Arrangement for generating a homogenized light field, preferably for use in projection devices, comprising a light integrator ( 1 ) with a light entry surface and a light exit surface as well as a light source ( 4 . 7 . 16 . 18 23 ), where in the light integrator ( 1 ) reflective surfaces are present, the surface normals of which are perpendicular or inclined to the longitudinal direction, on which partial beams for guiding the light beam are reflected, characterized in that one or more point-shaped and / or planar light sources ( 4 . 7 . 16 . 18 . 23 ), from a recording made of an optically transparent material ( 2 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 ) and the recording ( 2 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 ) completely covering the light entry surface on the light integrator ( 1 ) is coupled.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the punctiform light sources ( 4 . 7 . 16 . 18 . 23 ) Luminescence diodes (LEDs) are.

Arrangement according to claim 1, that the areal Light sources are luminescent foils.

Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that for the purpose of positioning the light sources ( 16 . 18 ) the surface of the recording ( 10 . 11 ) Troughs ( 17 . 20 ) in which the light sources ( 16 . 18 ) are fixed.

Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the receptacle ( 2 ) is designed as a sphere, the light sources ( 4 ) are applied directly to the surface and a transition equivalent to refractive index at least at one point of the sphere ( 5 ) for coupling the light into the light integrator ( 1 ) is provided.

Arrangement according to claim 5, characterized in that the light sources ( 4 ) on the spherical holder ( 2 ) are positioned in such a way that their radiation is transverse to the optical axis ( 3 ) the order is made.

Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the receptacle is disc-shaped ( 10 ) and / or ring-shaped ( 12 ) and / or plate-shaped ( 14 ) and / or rod-shaped ( 11 ) is trained.

Arrangement according to claims 1 to 7, characterized in that the optical and / or mechanical connections between the light sources ( 4 . 7 . 5 . 18 . 23 ) and the recording ( 2 . 10 . 11 ) are realized using a composite cement adapted to the optical transmission properties.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the light integrator ( 1 ) and the recording ( 2 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 ) consist of glass and at the transition cross section ( 5 ) are connected to each other via an optical cement.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the light integrator ( 1 ) and the recording ( 2 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 ) from a single molded plastic part with or without molded troughs ( 17 . 20 ) in the recording ( 10 . 11 ) consist.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the receptacle ( 11 ) is mirrored to the inside.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that for the purpose of using the from the recording ( 2 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 ) emerging, not in the light integrator ( 1 ) the amount of light ( 25 ) the recording ( 2 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 ) of mirror elements causing back reflections ( 27 ) is enveloped, the mirror elements ( 27 ) to the surface of the recording ( 2 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 ) an air gap ( 26 ) train.