WO2013178548A1 - Colour mixing device for coupling light into a light guide - Google Patents

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WO2013178548A1
WO2013178548A1 PCT/EP2013/060741 EP2013060741W WO2013178548A1 WO 2013178548 A1 WO2013178548 A1 WO 2013178548A1 EP 2013060741 W EP2013060741 W EP 2013060741W WO 2013178548 A1 WO2013178548 A1 WO 2013178548A1
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light
optical fiber
coupling
led
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PCT/EP2013/060741
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Elena Justus-Bischler
Bernhard Bayersdorfer
Josef Lang
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Lisa Dräxlmaier GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a mixing device for coupling light of a multicolor LED into one
  • Optical fiber and a coupling device with such a mixing device Optical fiber and a coupling device with such a mixing device.
  • Optical fiber is because in this case only a part of the generated light is actually coupled into the optical fiber.
  • US 2011/0149592 AI for example, a device emerges, with the aid of which light from a white LED can be focused so that it is efficiently coupled into an optical fiber.
  • Multi-color LEDs such as an RGB LED
  • RGB LED have a plurality of discrete light emitting surfaces from which the generated light of each color emerges.
  • Filter elements are described, which are between the individual Discrete colors emitting Abstrahlflachen are provided to effect a mixing of the light.
  • Optical fiber are particularly suitable for use in the
  • Automotive sector insufficient, because they are too inefficient, too expensive, too expensive to install and / or too large.
  • the object of the present invention is prior to this
  • the mixing device according to the invention for coupling light of a multicolor LED into an optical fiber is at least partially cylindrical in shape and provided with a convex end face that it is suitable for light of different colors of a AufnähmeStrahls one
  • the output beam diameter is smaller than the receiving beam diameter.
  • an optical fiber is understood to mean any fibrous optical fiber, irrespective of whether it is made of glass, PMMA or another light-conducting plastic or other material.
  • a multicolor LED refers in this context
  • RGB LED in particular an RGB LED.
  • Such an LED has a plurality of light-emitting fields that emit light of discrete wavelengths and thus colors. These multiple fields can both connect directly to each other as well as be spaced apart to some extent.
  • the mixing device is at least partially
  • cylindrically shaped This is to be understood as a shape that has a base surface of a specific shape and a cylinder axis along which the base surface is projected.
  • the cylinder axis does not necessarily have to be perpendicular to the base surface and the base surface does not necessarily have to be circular.
  • the mixing device is provided with a convex end face.
  • the mixing device comprises a cylinder portion and a directly adjoining portion, for example, which in particular the shape of a
  • the mixing device according to the invention is characterized in particular by its compactness. Due to the claimed shape is in a very small space both a mixture and a
  • Beam diameter allows. In this way, it is possible to use a single component, with the light emitted by an RGB LED light evenly in an optical fiber
  • Mixing device takes place in particular by multiple reflection at the interface or at edges and / or at scattering areas within the device.
  • the light it is also possible for the light through a diffused material, scattered individually
  • Optical conductivity of the device affects.
  • Blending device relative to the optical fiber in contrast to the prior art significantly increased, allowing for easier installation of the device.
  • the optical fiber is guided only by a longitudinal guide and in abutment with the
  • the inventive design of the mixing device allows a significant reduction in the outer dimensions of the mixing device in contrast to previously known
  • the diameter the mixing device is for example between 2 mm and 4 mm, in particular 2.8 mm, their length is between 4 mm and 12 mm, in particular 7 to 8 mm. In this way it is possible to light a multicolor LED into an optical fiber
  • a preferred one-piece design of the mixing device allows a particularly inexpensive production of
  • the material used for the mixing device is a transparent plastic, preferably PMMA
  • Plastic can be both a solid material and a viscous or gel-like material, provided the dimensional stability of the mixing device is ensured, for example, by a jacket. It is also possible that the mixing device contains various sections, some of which are made of solid material and others of viscous or gelatinous material.
  • the cylindrical portion may comprise a diffused material, an at least partially roughened surface or an at least partially provided with a reflective layer surface. Such features of the cylindrical portion affect the scattering or conduction of the light and thus the mixing of the individual colors of the
  • An inventive coupling device comprises a
  • Emission surface of the LED is meant, but not a socket or peripheral devices thereof.
  • the optical fiber is the end face directly to the convex end face of the mixing device.
  • mixing device has a closed surface, so it is not integral with the optical fiber
  • a holder is provided on the housing of the coupling device.
  • Holder is intended to attach the optical fiber relative to the mixing device precisely to ensure optimum utilization of the
  • Brackets have proven both locking elements and clamping elements proved to be suitable.
  • latching elements are single or multiple, lamellar elements conceivable that in contact with the optical fiber in the surface of the
  • the locking elements are for example made of flexible material, which gives way upon insertion of the optical fiber into the housing and locked in the optical fiber in the desired position analogous to a barb.
  • Clamping elements are for example
  • the attached figure shows a coupling device with a preferred mixing device.
  • the attached figure shows a preferred embodiment of a coupling device 100 with a preferred
  • the mixing device 10 has a circular cylindrical first section 12 and a
  • the length L of the mixing device 10 is in the illustrated embodiment 8 mm and the
  • Diameter D in the region of the cylindrical portion 12 is 2.8 mm.
  • the mixing device 10 is in the preferred
  • Embodiment made of PMMA connects directly to an RGB LED 16 at.
  • the mixing device 10 connects to the LED 16 at its foot ends, that is at the end of the
  • Mixing device 10 which is the convex curved surface of the mixing device 10 opposite.
  • Mixing device 10 has a substantially circular cross-section and thus simultaneously forms the base of the cylindrical portion 12 of the mixing device 10th
  • the LED 16 is held by a holder 24 of the coupling device 100 and can thus safely and precisely connected to necessary connections, for example, for electrical and heat dissipation.
  • the mixing device 10 is held by the coupling device 100 precisely, so that the relative position of the
  • the mixing device 10 has a coupling-out region 18, via which light of the LED 16 from the mixing device 10 into an optical fiber 20
  • the optical fiber 20 in the illustrated preferred embodiment is a PMMA conductor
  • Diameter of 1 mm which passes the light of the multicolor LED 16, for example, to realize an ambient lighting, instrument lighting or similar lighting form in a motor vehicle.
  • the optical fiber 20 is fed in a holder 22 of the housing of the coupling device 100 in its longitudinal direction to the mixing device 10 and abuts the end face against the decoupling point 18 of Mixing device 10 on. In this state, light from the multicolor LED 16 is particularly efficiently coupled into the optical fiber 20, both optimal utilization of the
  • Bracket 22 serve lamellar locking elements.
  • the locking elements are designed to be flexible, so that they move when inserting the optical fiber 20 into the housing of the coupling device 100 and at least partially lock in the surface of the optical fiber. As a result, the optical fiber 20 is easily mounted and yet fixed in the exact position in the housing.
  • the light coupled into the optical fiber 20 has both a high intensity and a uniform coloring.
  • the mount 22 for the optical fiber 20 is sufficiently precise to ensure the high efficiency of the
  • Mixing device 10 exploit because the mixing device 10 is designed such that it tolerates large tolerances with regard to the positioning accuracy of the optical fiber 20.

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Abstract

The present application relates to a mixing device (10) for coupling light of a multi-colour LED (16) into an optical fibre (20), wherein the mixing device (10) is formed with at least one cylindrical portion (12) and provided with a convex end surface in such a way that it is suitable for receiving light of different colours in a received beam with a received beam diameter, for mixing the colours of the received light and for emitting the mixed light subsequently as an output beam with an output beam diameter. The output beam diameter is smaller than the received beam diameter.

Description

FARBMISCHVORRICHTUNG ZUM EINKOPPELN VON LICHT IN EINEN  COLOR MIXING DEVICE FOR COUPLING LIGHT INTO A
LICHTLEITER  LICHTLEITER
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Einkoppeln von Licht einer mehrfarbigen LED in eine The present invention relates to a mixing device for coupling light of a multicolor LED into one
Lichtleitfaser und eine Einkoppelvorrichtung mit einer solchen Mischvorrichtung . Optical fiber and a coupling device with such a mixing device.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Grundsätzlich ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Einkopplung von Licht einer Lichtquelle wie etwa einer LED, die eine omnidirektionale Abstrahlcharakteristik hat, in eine Basically, it is known from the prior art that the coupling of light of a light source, such as an LED, which has an omnidirectional radiation characteristic in a
Lichtleitfaser Schwierigkeiten bereitet. Zunächst bestehen Optical fiber difficulties. First exist
Schwierigkeiten insbesondere dann, wenn die lichtemittierende Fläche der Lichtquelle größer als die Einkoppelfläche des Difficulties in particular when the light emitting surface of the light source is greater than the coupling surface of the
Lichtleiters ist, weil in diesem Fall nur ein Teil des erzeugten Lichts tatsächlich in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Aus US 2011/0149592 AI geht beispielsweise eine Vorrichtung hervor, mit deren Hilfe Licht einer weißen LED so fokussiert werden kann, dass es effizient in eine Lichtleitfaser eingekoppelt wird . Optical fiber is because in this case only a part of the generated light is actually coupled into the optical fiber. From US 2011/0149592 AI, for example, a device emerges, with the aid of which light from a white LED can be focused so that it is efficiently coupled into an optical fiber.
Darüber hinaus bestehen bei mehrfarbigen LEDs weitere Probleme . Mehrfarbige LEDs, wie etwa eine RGB-LED, weisen mehrere diskrete lichtemittierende Flächen auf, aus denen das erzeugte Licht der einzelnen Farben austritt. Um auch Mischfarben der mehreren diskreten Farben einer solchen mehrfarbigen LED in eine In addition, there are other problems with multicolor LEDs. Multi-color LEDs, such as an RGB LED, have a plurality of discrete light emitting surfaces from which the generated light of each color emerges. Also mixed colors of the multiple discrete colors of such a multi-colored LED in one
Lichtleitfaser einleiten zu können, muss das Licht der To initiate optical fiber, the light of the
verschiedenen Lichtquellen zunächst vermischt werden, bevor es in die Lichtleitfaser eingekoppelt wird, um eine inhomogene Einkopplung des Lichts zu vermeiden, bei der beispielsweise ein großer Anteil des grünen Lichts, aber nur ein kleiner Anteil des blauen oder roten Lichts eingekoppelt wird, obwohl die LED Licht gleichmäßig emittiert. Hierfür stellt beispielsweise different light sources are first mixed before it is coupled into the optical fiber to avoid an inhomogeneous coupling of light, in which, for example, a large portion of the green light, but only a small portion of the blue or red light is coupled, although the LED light evenly emitted. For example, this represents
US 2011/0228555 AI eine Lösung bereit, indem selektive US 2011/0228555 AI prepared a solution by selective
Filterelemente beschrieben werden, die zwischen die einzelnen diskrete Farben emittierenden Abstrahlflachen vorgesehen sind, um ein Mischen des Lichts zu bewirken. Filter elements are described, which are between the individual Discrete colors emitting Abstrahlflachen are provided to effect a mixing of the light.
Ein derartiger Aufbau ist jedoch aufwendig, teuer und Such a structure is complicated, expensive and
raumintensiv und eignet sich deshalb beispielsweise nicht dazu, in einem Fahrzeuginterieurbauteil eingebaut zu werden. Ferner ist zusätzlich zu der Vorrichtung aus der US 2011/0228555 AI eine separate Linse nötig, um Licht auf die kleinen Maße einer Lichtleitfaser zu fokussieren. Dies ist unter anderem notwendig, um einerseits die Effizienz der Einkopplung des Lichts zu erhöhen und andererseits auch sicherzustellen, dass gemischtes mehrfarbiges Licht, nicht nur einzelne Farben des Lichts, möglichst gleichmäßig in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Space-intensive and therefore, for example, is not suitable to be installed in a vehicle interior component. Further, in addition to the device of US 2011/0228555 Al, a separate lens is needed to focus light to the small dimensions of an optical fiber. This is necessary, inter alia, to increase the efficiency of the coupling of light on the one hand, and on the other hand to ensure that mixed multicolor light, not just individual colors of light, is coupled as evenly as possible into the light guide.
Die bekannten Konstruktionen sind darüber hinaus sehr The known constructions are also very much
empfindlich im Hinblick auf die Positionierung der sensitive to the positioning of the
Lichtleitfaser gegenüber der Misch- und Fokussiervorrichtung . Dies erschwert ihren Einbau in vielen Produkten oder macht ihn sogar praktisch unmöglich. Optical fiber relative to the mixing and focusing device. This makes their installation in many products difficult or even impossible.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur The known from the prior art devices for
Einkopplung von Licht einer mehrfarbigen LED in eine Coupling of light from a multi-colored LED into one
Lichtleitfaser sind insbesondere für eine Anwendung im Optical fiber are particularly suitable for use in the
Automotivbereich ungenügend, weil sie zu ineffizient, zu teuer, zu aufwendig einzubauen und/oder zu groß sind. Automotive sector insufficient, because they are too inefficient, too expensive, too expensive to install and / or too large.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG PRESENTATION OF THE INVENTION
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt vor diesem The object of the present invention is prior to this
Hintergrund darin, eine Vorrichtung zum Einkoppeln von Licht einer mehrfarbigen LED in eine Lichtleitfaser bereitzustellen, welche die obigen Nachteile überwindet und somit den Background is to provide a device for coupling light of a multicolor LED in an optical fiber, which overcomes the above disadvantages and thus the
effizienten, platzsparenden und preiswerten Einbau, auch in Automotivbauteilen, ermöglicht. efficient, space-saving and inexpensive installation, even in automotive components, allows.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Mischvorrichtung nach Anspruch 1 und die Einkoppelvorrichtung nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung zum Einkoppeln von Licht einer mehrfarbigen LED in eine Lichtleitfaser ist zumindest abschnittsweise derart zylinderförmig ausgebildet und mit einer konvexen Stirnfläche versehen, dass sie dazu geeignet ist, Licht verschiedener Farben eines AufnähmeStrahls eines This object is achieved by the mixing device according to the invention according to claim 1 and the coupling device according to claim 11. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. The mixing device according to the invention for coupling light of a multicolor LED into an optical fiber is at least partially cylindrical in shape and provided with a convex end face that it is suitable for light of different colors of a AufnähmeStrahls one
Aufnahmestrahldurchmessers aufzunehmen, die Farben des Recording beam diameter, the colors of the
aufgenommenen Lichts zu mischen und das gemischte Licht mixed light and the mixed light
anschließend als Ausgabestrahl eines Ausgabestrahldurchmessers auszugeben. Dabei ist der Ausgabestrahldurchmesser kleiner als der Aufnahmestrahldurchmesser. then output as the output beam of an output beam diameter. The output beam diameter is smaller than the receiving beam diameter.
In diesem Zusammenhang wird unter einer Lichtleitfaser jeder faserförmige Lichtleiter verstanden, unabhängig davon, ob er aus Glas, PMMA oder einem anderen Licht leitenden Kunststoff oder anderen Material gefertigt ist. In this context, an optical fiber is understood to mean any fibrous optical fiber, irrespective of whether it is made of glass, PMMA or another light-conducting plastic or other material.
Eine mehrfarbige LED bezeichnet in diesem Zusammenhang A multicolor LED refers in this context
insbesondere eine RGB-LED. Eine solche LED weist mehrere Licht emittierende Felder auf, die Licht diskreter Wellenlängen und damit Farben emittieren. Diese mehreren Felder können dabei sowohl unmittelbar aneinander anschließen als auch in gewissem Umfang voneinander beabstandet sein. in particular an RGB LED. Such an LED has a plurality of light-emitting fields that emit light of discrete wavelengths and thus colors. These multiple fields can both connect directly to each other as well as be spaced apart to some extent.
Die Mischvorrichtung ist zumindest abschnittsweise The mixing device is at least partially
zylinderförmig ausgebildet. Hierunter ist eine Gestalt zu verstehen, die eine Grundfläche einer bestimmten Form und eine Zylinderachse aufweist, entlang der die Grundfläche projiziert wird. Die Zylinderachse muss dabei nicht notwendigerweise senkrecht auf der Grundfläche stehen und die Grundfläche muss nicht notwendigerweise kreisförmig sein. cylindrically shaped. This is to be understood as a shape that has a base surface of a specific shape and a cylinder axis along which the base surface is projected. The cylinder axis does not necessarily have to be perpendicular to the base surface and the base surface does not necessarily have to be circular.
Ferner ist die Mischvorrichtung mit einer konvexen Stirnfläche versehen. Mit anderen Worten umfasst die Mischvorrichtung einen Zylinderabschnitt und einen beispielsweise unmittelbar hieran anschließenden Abschnitt, der insbesondere die Form einer Furthermore, the mixing device is provided with a convex end face. In other words, the mixing device comprises a cylinder portion and a directly adjoining portion, for example, which in particular the shape of a
Halbkugel oder eines Halbellipsoids haben kann. Die Oberfläche dieses zweiten Abschnitts ist konvex ausgestaltet, das heißt nach außen gewölbt . Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung zeichnet sich insbesondere durch ihre Kompaktheit aus. Durch die beanspruchte Form wird auf sehr kleinem Raum sowohl eine Mischung als auch eine Hemisphere or a semi-ellipsoid. The surface of this second portion is convex, that is arched outwards. The mixing device according to the invention is characterized in particular by its compactness. Due to the claimed shape is in a very small space both a mixture and a
Fokussierung des aufgenommenen Lichts auf kleine Focusing the recorded light on small
Strahldurchmesser ermöglicht. Auf diese Weise ist es möglich, ein einziges Bauteil einzusetzen, mit dem von einer RGB-LED emittiertes Licht gleichmäßig in eine Lichtleitfaser Beam diameter allows. In this way, it is possible to use a single component, with the light emitted by an RGB LED light evenly in an optical fiber
eingekoppelt werden kann. Insbesondere ist es also nicht nötig, eine separate Mischvorrichtung und Linse zu verwenden, was die Kosten für die Misch- und Fokussiervorrichtung erhöhen würde. can be coupled. In particular, it is therefore not necessary to use a separate mixing device and lens, which would increase the costs for the mixing and focusing device.
Das Mischen der Farben innerhalb der erfindungsgemäßen The mixing of the colors within the invention
Mischvorrichtung erfolgt insbesondere durch Mehrfachreflexion an der Grenzfläche bzw. an Rändern und/oder an Streubereichen innerhalb der Vorrichtung. Daneben ist es auch möglich, das Licht durch ein diffuses Material, einzeln eingestreute Mixing device takes place in particular by multiple reflection at the interface or at edges and / or at scattering areas within the device. In addition, it is also possible for the light through a diffused material, scattered individually
Streukörper oder eine aufgeraute Mantelfläche der Scattering body or a roughened lateral surface of the
Mischvorrichtung stärker zu vermischen, wobei zusätzliche Mixing device stronger to mix, with additional
Streuung in der Vorrichtung sich nachteilig auf die Scattering in the device adversely affects the
Lichtleitfähigkeit der Vorrichtung auswirkt. Optical conductivity of the device affects.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein großer Anteil des Lichts der LED in die Lichtleitfaser eingekoppelt, und aufgrund der erfindungsgemäßen Form sind auch Toleranzen By the device according to the invention, a large portion of the light of the LED is coupled into the optical fiber, and due to the shape of the invention are also tolerances
hinsichtlich der Positionierung und Ausrichtung der in terms of positioning and alignment of the
Mischvorrichtung gegenüber der Lichtleitfaser im Gegensatz zum Stand der Technik deutlich erhöht, was einen leichteren Einbau der Vorrichtung ermöglicht. Dies führt insbesondere dazu, dass die Position des Endes der Lichtleitfaser, in das das Licht der LED eingekoppelt werden soll, nicht aufwendig überwacht werden muss. Beispielsweise kann die Lichtleitfaser lediglich durch eine Längsführung geführt und im Anschlag an die Blending device relative to the optical fiber in contrast to the prior art significantly increased, allowing for easier installation of the device. This leads in particular to the fact that the position of the end of the optical fiber, in which the light of the LED is to be coupled, does not have to be monitored consuming. For example, the optical fiber is guided only by a longitudinal guide and in abutment with the
erfindungsgemäße Mischvorrichtung positioniert werden. Ein separater Anschlag in Form eines Abstandhalters der be positioned according to the invention mixing device. A separate stop in the form of a spacer of the
Lichtleitfaser von der Mischvorrichtung ist daher unnötig. Optical fiber from the mixing device is therefore unnecessary.
Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Mischvorrichtung eine deutliche Verkleinerung der äußeren Maße der Mischvorrichtung im Gegensatz zu bisher bekannten In addition, the inventive design of the mixing device allows a significant reduction in the outer dimensions of the mixing device in contrast to previously known
Vorrichtungen mit Spiegeln, Filtern oder Linsen. Der Durchmesser der Mischvorrichtung beträgt beispielsweise zwischen 2 mm und 4 mm, insbesondere 2,8 mm, ihre Länge beträgt zwischen 4 mm und 12 mm, insbesondere 7 bis 8 mm. Auf diese Weise ist es möglich, Licht einer mehrfarbigen LED in eine Lichtleitfaser Devices with mirrors, filters or lenses. The diameter the mixing device is for example between 2 mm and 4 mm, in particular 2.8 mm, their length is between 4 mm and 12 mm, in particular 7 to 8 mm. In this way it is possible to light a multicolor LED into an optical fiber
einzukoppeln, deren Durchmesser weniger als 2 mm, insbesondere 1 mm beträgt. Bei dieser Einkopplung wird dabei gleichzeitig eine hohe Effizienz und eine hohe Toleranz gegenüber whose diameter is less than 2 mm, in particular 1 mm. At the same time a high efficiency and a high tolerance are compared with this coupling
Positionsungenauigkeiten erzielt . Position inaccuracies achieved.
Eine bevorzugte einstückige Ausgestaltung der Mischvorrichtung ermöglicht eine besonders preiswerte Herstellung der A preferred one-piece design of the mixing device allows a particularly inexpensive production of
Mischvorrichtung . Als Material wird für die Mischvorrichtung ein transparenter Kunststoff, bevorzugt PMMA Mixing device. The material used for the mixing device is a transparent plastic, preferably PMMA
(Polymethylmethacrylat) , PC (Polycarbonat) oder Glas verwendet. Diese Materialien werden bevorzugt homogen zur Mischvorrichtung geformt, um Licht besonders effizient zu leiten. Bei dem  (Polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate) or glass used. These materials are preferably molded homogeneously to the mixing device in order to conduct light particularly efficiently. In which
Kunststoff kann es sich sowohl um ein festes Material, als auch um ein zähflüssiges oder gelartiges Material handeln, sofern die Formstabilität der Mischvorrichtung beispielsweise durch eine Ummantelung sichergestellt ist. Es ist auch möglich, dass die Mischvorrichtung verschiedene Abschnitte enthält, von denen einige aus festem Material und andere aus zähflüssigem oder gelartigem Material ausgebildet sind. Plastic can be both a solid material and a viscous or gel-like material, provided the dimensional stability of the mixing device is ensured, for example, by a jacket. It is also possible that the mixing device contains various sections, some of which are made of solid material and others of viscous or gelatinous material.
Der zylinderförmige Abschnitt kann ein diffuses Material, eine zumindest teilweise aufgeraute Oberfläche oder eine zumindest teilweise mit einer Reflexionsschicht versehene Oberfläche aufweisen. Derartige Merkmale des zylinderförmigen Abschnitts beeinflussen die Streuung beziehungsweise Leitung des Lichts und damit auch die Durchmischung der einzelnen Farben des The cylindrical portion may comprise a diffused material, an at least partially roughened surface or an at least partially provided with a reflective layer surface. Such features of the cylindrical portion affect the scattering or conduction of the light and thus the mixing of the individual colors of the
eingekoppelten Lichts innerhalb des zylinderförmigen Abschnitts. coupled light within the cylindrical portion.
Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung umfasst eine An inventive coupling device comprises a
mehrfarbige LED, eine Lichtleitfaser und eine Mischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei ist die Länge der multicolor LED, an optical fiber and a mixing device according to the present invention. Here is the length of
Mischvorrichtung bevorzugt kürzer als das Fünffache des Mixing device preferably shorter than five times the
Durchmessers der LED, wobei in diesem Zusammenhang die Diameter of the LED, in this context, the
Emissionsfläche der LED gemeint ist, nicht jedoch ein Sockel oder Peripherieeinrichtungen hiervon. Bevorzugt liegt die Lichtleitfaser dabei stirnseitig unmittelbar an die konvexe Stirnfläche der Mischvorrichtung an. Die Emission surface of the LED is meant, but not a socket or peripheral devices thereof. Preferably, the optical fiber is the end face directly to the convex end face of the mixing device. The
Mischvorrichtung weist dabei jedoch eine geschlossene Oberfläche auf, ist also nicht einstückig mit der Lichtleitfaser However, mixing device has a closed surface, so it is not integral with the optical fiber
ausgestaltet, um die Durchmischung der verschiedenen Farben des Lichts in der Mischvorrichtung sicherzustellen. designed to ensure the mixing of the different colors of light in the mixing device.
Zur positionsgenauen Fixierung der Lichtleitfaser ist am Gehäuse der Einkopplungsvorrichtung eine Halterung vorgesehen. Die For positionally accurate fixation of the optical fiber, a holder is provided on the housing of the coupling device. The
Halterung soll die Lichtleitfaser gegenüber der Mischvorrichtung präzise befestigen, um eine optimale Ausnutzung des Holder is intended to attach the optical fiber relative to the mixing device precisely to ensure optimum utilization of the
Ausgabestrahls der Mischvorrichtung zu realisieren. Als Output beam of the mixing device to realize. When
Halterungen haben sich sowohl Rastelemente bewährt als auch Klemmelemente als geeignet erwiesen. Als Rastelemente sind einzelne oder mehrere, lamellenartige Elemente denkbar, die sich bei Kontakt mit der Lichtleitfaser in die Oberfläche der Brackets have proven both locking elements and clamping elements proved to be suitable. As latching elements are single or multiple, lamellar elements conceivable that in contact with the optical fiber in the surface of the
Lichtleitfaser zumindest teilweise verrasten bzw. drücken. Die Rastelemente sind beispielsweise aus flexiblem Material, das beim Einschieben der Lichtleitfaser in das Gehäuse nachgibt und in die Lichtleitfaser in der gewünschten Position analog eines Widerhakens verrastet. Klemmelemente sind zum Beispiel At least partially engage or press the optical fiber. The locking elements are for example made of flexible material, which gives way upon insertion of the optical fiber into the housing and locked in the optical fiber in the desired position analogous to a barb. Clamping elements are for example
Klemmringe, Spannbacken oder Schraubgewinde. Nach der Clamping rings, clamping jaws or screw thread. After
Positionierung werden diese Klemmelemente über eine Drehung oder Verpressung geschlossen, so dass die Lichtleitfaser umschlossen wird und damit fixiert ist. Positioning these clamping elements are closed by a rotation or compression, so that the optical fiber is enclosed and thus fixed.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Figurenbeschreibung und der Gesamtheit der Further advantages and features of the invention will become apparent from the accompanying description of the figures and the entirety of
Patentansprüche . Claims.
KURZE FIGURENBESCHREIBUNG BRIEF FIGURE DESCRIPTION
Die beiliegende Figur zeigt eine Einkoppelvorrichtung mit einer bevorzugten Mischvorrichtung. The attached figure shows a coupling device with a preferred mixing device.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Die beiliegende Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Einkoppelvorrichtung 100 mit einer bevorzugten The attached figure shows a preferred embodiment of a coupling device 100 with a preferred
Mischvorrichtung 10. Die Mischvorrichtung 10 weist einen kreiszylinderförmigen ersten Abschnitt 12 und eine Mixing device 10. The mixing device 10 has a circular cylindrical first section 12 and a
halbkugelförmigen zweiten Abschnitt 14 auf, die einstückig miteinander ausgeführt sind. Die Länge L der Mischvorrichtung 10 beträgt in der dargestellten Ausführungsform 8 mm und der hemispherical second portion 14 which are integrally formed with each other. The length L of the mixing device 10 is in the illustrated embodiment 8 mm and the
Durchmesser D im Bereich des zylindrischen Abschnitts 12 beträgt 2,8 mm. Die Mischvorrichtung 10 ist in der bevorzugten Diameter D in the region of the cylindrical portion 12 is 2.8 mm. The mixing device 10 is in the preferred
Ausführungsform aus PMMA hergestellt und schließt unmittelbar an eine RGB-LED 16 an. Die Mischvorrichtung 10 schließt an die LED 16 an ihrem Fußenden an, das heißt an dem Ende der Embodiment made of PMMA and connects directly to an RGB LED 16 at. The mixing device 10 connects to the LED 16 at its foot ends, that is at the end of the
Mischvorrichtung 10, das der konvex gewölbten Oberfläche der Mischvorrichtung 10 gegenüber liegt. Das Fußende der Mixing device 10, which is the convex curved surface of the mixing device 10 opposite. The foot of the
Mischvorrichtung 10 weist einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf und bildet damit gleichzeitig die Basis des zylinderförmigen Abschnitts 12 der Mischvorrichtung 10. Mixing device 10 has a substantially circular cross-section and thus simultaneously forms the base of the cylindrical portion 12 of the mixing device 10th
Die LED 16 wird von einer Halterung 24 der Einkoppelvorrichtung 100 gehalten und kann somit sicher und präzise an notwendige Anschlüsse, beispielsweise für Elektrik und Wärmeabfuhr, angeschlossen werden. The LED 16 is held by a holder 24 of the coupling device 100 and can thus safely and precisely connected to necessary connections, for example, for electrical and heat dissipation.
Auch die Mischvorrichtung 10 wird von der Einkoppelvorrichtung 100 präzise gehalten, sodass die relative Position der The mixing device 10 is held by the coupling device 100 precisely, so that the relative position of the
Mischvorrichtung 10 gegenüber den lichtemittierenden Teilen der LED 16 durch die Einkoppelvorrichtung 100 vorgegeben und Mixing device 10 with respect to the light-emitting parts of the LED 16 by the coupling device 100 given and
eingehalten wird. is complied with.
An ihrem konvex gewölbten Abschnitt weist die Mischvorrichtung 10 einen Auskopplungsbereich 18 auf, über den Licht der LED 16 aus der Mischvorrichtung 10 in eine Lichtleitfaser 20 At its convexly curved section, the mixing device 10 has a coupling-out region 18, via which light of the LED 16 from the mixing device 10 into an optical fiber 20
eingekoppelt werden kann. can be coupled.
Bei der Lichtleitfaser 20 handelt es sich in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform um einen PMMA-Leiter eines The optical fiber 20 in the illustrated preferred embodiment is a PMMA conductor
Durchmessers von 1 mm, der das Licht der mehrfarbigen LED 16 weiterleitet, beispielsweise um eine Ambientebeleuchtung, eine Instrumentenbeleuchtung oder eine ähnliche Beleuchtungsform in einem Kraftfahrzeug zu realisieren. Die Lichtleitfaser 20 wird in einer Halterung 22 des Gehäuses der Einkoppelvorrichtung 100 in ihrer Längsrichtung auf die Mischvorrichtung 10 zugeführt und stößt stirnseitig gegen die Auskoppelstelle 18 der Mischvorrichtung 10 an. In diesem Zustand wird Licht von der mehrfarbigen LED 16 besonders effizient in die Lichtleitfaser 20 eingekoppelt, wobei sowohl eine optimale Ausnutzung der Diameter of 1 mm, which passes the light of the multicolor LED 16, for example, to realize an ambient lighting, instrument lighting or similar lighting form in a motor vehicle. The optical fiber 20 is fed in a holder 22 of the housing of the coupling device 100 in its longitudinal direction to the mixing device 10 and abuts the end face against the decoupling point 18 of Mixing device 10 on. In this state, light from the multicolor LED 16 is particularly efficiently coupled into the optical fiber 20, both optimal utilization of the
Lichtstärke der LED 16 als auch eine homogene Durchmischung der einzelnen Farben der LED 16 sichergestellt sind. Als Halterung 22 dienen lamellenartige Rastelemente. Die Rastelemente sind flexibel ausgestaltet, so dass sie sich beim Einschieben der Lichtleitfaser 20 in das Gehäuse der Einkoppelvorrichtung 100 verschieben und in die Oberfläche der Lichtleitfaser zumindest teilweise verrasten. In Folge dessen wird die Lichtleitfaser 20 einfach montiert und dennoch positionsgenau im Gehäuse fixiert. Light intensity of the LED 16 and a homogeneous mixing of the individual colors of the LED 16 are ensured. As a bracket 22 serve lamellar locking elements. The locking elements are designed to be flexible, so that they move when inserting the optical fiber 20 into the housing of the coupling device 100 and at least partially lock in the surface of the optical fiber. As a result, the optical fiber 20 is easily mounted and yet fixed in the exact position in the housing.
Durch die stirnseitige Positionierung der Lichtleitfaser 20 an der Mischvorrichtung 10 hat das in die Lichtleitfaser 20 eingekoppelte Licht sowohl eine hohe Intensität als auch eine gleichmäßige Farbgebung. Die Halterung 22 für die Lichtleitfaser 20 ist ausreichend präzise, um die hohe Effizienz der By the frontal positioning of the optical fiber 20 to the mixing device 10, the light coupled into the optical fiber 20 has both a high intensity and a uniform coloring. The mount 22 for the optical fiber 20 is sufficiently precise to ensure the high efficiency of the
Mischvorrichtung 10 auszunutzen, weil die Mischvorrichtung 10 derart konzipiert ist, dass sie große Toleranzen im Hinblick auf die Positioniergenauigkeit der Lichtleitfaser 20 toleriert. Mixing device 10 exploit because the mixing device 10 is designed such that it tolerates large tolerances with regard to the positioning accuracy of the optical fiber 20.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mischvorrichtung ( 10 ) zum Einkoppeln von Licht einer mehrfarbigen LED (16) in eine Lichtleitfaser (20) , 1. mixing device (10) for coupling light of a multicolor LED (16) into an optical fiber (20),
wobei die Mischvorrichtung (10) derart mit zumindest einem zylinderförmigen Abschnitt (12) ausgebildet und mit einer konvexen Stirnfläche versehen ist, dass sie dazu geeignet ist ,  wherein the mixing device (10) is formed with at least one cylindrical portion (12) and provided with a convex end face such that it is suitable for
Licht verschiedener Farben eines AufnähmeStrahls mit einem Aufnahmestrahldurchmesser aufzunehmen,  To pick up light of different colors from a pick-up beam with a pick-up beam diameter,
die Farben des aufgenommenen Lichts zu mischen und das gemischte Licht anschließend als Ausgabestrahl mit einem AusgabeStrahldurchmesser auszugeben,  mixing the colors of the received light and then outputting the mixed light as an output beam having an output beam diameter,
wobei der Ausgabestrahldurchmesser kleiner als der  wherein the output beam diameter is smaller than the
Aufnahmestrahldurchmesser ist . Recording beam diameter is.
2. Mischvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei die 2. mixing device (10) according to claim 1, wherein the
Mischvorrichtung ( 10 ) einstückig ausgebildet ist . Mixing device (10) is integrally formed.
3. Mischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden 3. mixing device (10) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die konvexe Stirnfläche eine Teiloberfläche eines Rotationsellipsoids (14), insbesondere einer Kugel, ist. Claims, wherein the convex end face is a partial surface of an ellipsoid of revolution (14), in particular a ball.
4. Mischvorrichtung ( 10 ) nach einem der vorhergehenden 4. mixing device (10) according to one of the preceding
Ansprüche , wobei der zylinderförmige Abschnitt ( 12 ) eine elliptische , insbesondere kreisförmige, Grundfläche aufweist . Claims, wherein the cylindrical portion (12) has an elliptical, in particular circular, base surface.
5. Mischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden 5. mixing device (10) according to one of the preceding
Ansprüche , wobei die Mischvorrichtung (10) einen transparenten Kunststoff, bevorzugt PMMA oder PC, oder Glas aufweist. Claims, wherein the mixing device (10) comprises a transparent plastic, preferably PMMA or PC, or glass.
6. Mischvorrichtung (10) nach Anspruch 5 , wobei der Kunststoff ein zähflüssiges, gelartiges oder festes Material umfasst. 6. mixing device (10) according to claim 5, wherein the plastic comprises a viscous, gel-like or solid material.
7. Mischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden 7. mixing device (10) according to one of the preceding
Ansprüche , wobei der zylinderförmige Abschnitt (12 ) ein diffuses Material aufweist . Claims, wherein the cylindrical portion (12) comprises a diffused material.
8. Mischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden 8. mixing device (10) according to one of the preceding
Ansprüche , wobei der zylinderförmige Abschnitt (12 ) eine Claims, wherein the cylindrical portion (12) a
zumindest teilweise aufgeraute Oberfläche aufweist . having at least partially roughened surface.
9. Mischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden 9. mixing device (10) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei der zylinderförmige Abschnitt (12) eine zumindest teilweise mit einer Reflexionsschicht versehene Claims, wherein the cylindrical portion (12) at least partially provided with a reflective layer
Oberfläche aufweist. Surface has.
10. Mischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden 10. mixing device (10) according to one of the preceding
Ansprüche , wobei der zylinderförmige Abschnitt (12) längs seiner Zylinderachse größer ist als sein Durchmesser . Claims, wherein the cylindrical portion (12) along its cylinder axis is greater than its diameter.
11. Einkoppelvorrichtung ( 100 ) umfassend eine mehrfarbige LED (16) , eine Lichtleitfaser (20) und eine Mischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche . 11. A coupling device (100) comprising a multicolor LED (16), an optical fiber (20) and a mixing device (10) according to any one of the preceding claims.
12. Einkoppelvorrichtung ( 100 ) nach Anspruch 11 , wobei die Mischvorrichtung ( 10 ) eine Länge (L) und die LED einen 12. Einkoppelvorrichtung (100) according to claim 11, wherein the mixing device (10) has a length (L) and the LED a
Durchmesser aufweist und wobei die Länge (L) der Diameter and wherein the length (L) of
Mischvorrichtung (10) weniger als das Fünffache des Durchmessers der LED beträgt .  Mixing device (10) is less than five times the diameter of the LED.
13. Einkoppelvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11 und 12 , wobei die Lichtleitfaser (20 ) stirnseitig unmittelbar an die konvexe Stirnfläche der Mischvorrichtung (10) anliegt . 13. coupling device (100) according to any one of claims 11 and 12, wherein the optical fiber (20) abuts the end face directly to the convex end face of the mixing device (10).
14. Einkoppelvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11-13 , wobei die Einkoppelvorrichtung eine Halterung ( 22 ) für die 14. Einkoppelvorrichtung (100) according to any one of claims 11-13, wherein the coupling device is a holder (22) for the
Lichtleitfaser (20) umfasst , die mit Rast- und/oder Optical fiber (20) comprising, with latching and / or
Klemmelementen ausgebildet ist. Clamping elements is formed.
PCT/EP2013/060741 2012-06-01 2013-05-24 Colour mixing device for coupling light into a light guide WO2013178548A1 (en)

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