Title:
Focus lamp e.g. torch light, has LED provided as light source and resolution optics with focus lens adjusted by creating and varying electrical fields, where lens has chamber filled with fluid e.g. water
Kind Code:
U1


Abstract:
The lamp has a LED (17) provided as a light source and resolution optics with a focus lens adjusted by creating and varying electrical fields, where the LED is arranged in a blind-hole bore. The focus lens has a chamber filled with electrically conducting fluid e.g. water or saline solution. An electrically insulating fluid (12) e.g. silicone oil, is directed in a region of an insulation wall of the chamber, where the fluids are not mixed. A clamping is disposed between a ring (15) and a housing wall (16) of the chamber.



Application Number:
DE202007004527
Publication Date:
06/14/2007
Filing Date:
03/28/2007
Assignee:
Buhl, Erich (Solingen, 42697, DE)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Vomberg & Schmitz (Solingen, 42653)
Claims:
1. Fokussierbare Lampe, insbesondere Taschenlampe, mit einer LED als Lichtquelle und einer Vorsatzoptik, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik aus einer durch Anlegen und Variieren eines elektrischen Feldes verstellbaren Fokuslinse besteht, die rückwärtig eine Sacklochbohrung aufweist, in der die LED angeordnet ist.

2. Fokussierbare Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokuslinse eine erste Kammer aufweist, die mit einer ersten elektrisch leitenden Flüssigkeit (11) gefüllt ist, wobei eine weitere elektrisch isolierende Flüssigkeit (12) im Bereich einer isolierenden Wand der Kammer angeordnet ist und die beiden Flüssigkeiten (11, 12) nicht mischbar sind und unterschiedliche optische Indices aufweisen und dass eine veränderbare Spannung zwischen zwei getrennten Wänden (15, 16) der Kammer anlegbar ist, die auf die elektrisch leitende Flüssigkeit (11) einwirkt, so dass die Grenzfläche (13) zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit veränderbar ist.

3. Fokussierbare Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flüssigkeit (11) eine dipolare Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine Salzlösung, und die zweite Flüssigkeit (12) ein Öl, insbesondere Silikonöl ist.

4. Fokussierbare Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Fokuslinse um eine optische Achse (20) rotationssymmetrisch angeordnet ist.

5. Fokussierbare Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik und die LED (17) in einem geschlossenen Gehäuse (10) mit einer durch eine Glasplatte (14) abgedeckten Lichtaustrittsöffnung angeordnet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine fokussierbare Lampe, insbesondere eine Taschenlampe, mit einer Leuchtdiode (LED) als Lichtquelle und einer Vorsatzoptik.

Die in früherer Zeit ausschließlich auf dem Markt erhältlichen Taschenlampen besaßen eine Glühbirne als Lichtquelle, die aufgrund des hohen Energieverbrauches entsprechend großvolumige Batterien mit angepasster Kapazität erforderte. Am großen schaftförmigen Lampenkörper war ein zumeist konischer Lampenkopf befestigt, der auch als Halterung für die Vorsatzoptik diente, wobei durch Dreh- oder Schubbetätigung der Abstand einer optischen Linse oder eines Linsensystems im Lampenkopf zu der Glühbirne veränderbar war. Durch diese Veränderung ließ sich der Strahlengang bzw. der Lichtkegel variieren.

Durch Weiterentwicklung der LED, deren jüngste Typen einen hohen Lichtstrom bei deutlich geringerem Stromverbrauch liefern, konnten die Taschenlampen kleinvolumiger gebaut werden, da entsprechend kleinere Batteriezellen als Stromquelle ausreichen. Hinzu kommt die Gewichtsersparnis. Neben einer geringeren Stromaufnahme sind Leuchtdioden auch konstruktionsbedingt besonders stoßfest und schlagunempfindlich. Leuchtdioden zeichnen sich zudem durch eine extrem lange Lebensdauer aus, so dass ein in früherer Zeit häufig notwendiger Glühbirnenwechsel entfällt.

Inzwischen sind auch Linsen entwickelt worden, die in einem Bauteil zwei nicht mischbare Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Lichtbrechung beinhalten. Die Zylinderinnenwand ist mit einer Beschichtung versehen, die ihr hydrophobes Verhalten beim Anlegen einer Spannung verändert. Durch dieses auch als „Elektrowetting" bezeichnete Phänomen werden die beiden Flüssigkeiten unterschiedlich stark von der Zylinderwand angezogen oder abgestoßen, so dass sich eine Änderung der Grenzfläche der beiden Flüssigkeiten einstellen und insgesamt die Linse stufenlos hinsichtlich ihrer Brechkraft verändert werden kann.

Solche verstellbaren Fokuslinsen werden beispielsweise in der EP 1 019 758 B1 beschrieben. Die bisherigen Einsatzgebiete solcher Linsen beschränken sich vornehmlich auf Digitalkameras sowie Fotohandys.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fokussierbare Lampe anzugeben, die kleinvolumig gebaut werden kann und eine stufenlose Fokussierung auf einfache Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Lampe nach Anspruch 1 gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorsatzoptik aus einer durch Anlegen und Variieren eines elektrischen Feldes verstellbaren Fokuslinse besteht, die rückwärtig eine Sacklochbohrung aufweist, in der die LED angeordnet ist. Anders als nach sämtlichen nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen bilden erstmals die LED und die fokussierbare Flüssiglinse eine kompakte Baueinheit, in der Relativverschiebungen der Linse gegenüber der Vorsatzoptik zur Änderung des Strahlungskegels nicht mehr erforderlich sind. Durch diese Maßnahme sinkt die Störanfälligkeit deutlich, da auf Führungen für die Relativbewegung sowie etwaige Antriebsmittel verzichtet werden kann. Aufgrund der hohen Lebensdauer der LED sowie der Flüssiglinse ist es auch nicht erforderlich diese Baueinheit zu öffnen, um etwaige Reparaturen oder einen Teileaustausch vorzunehmen. Zudem lässt sich in dieser Baueinheit die gesamte notwendige Steuerung zur Änderung der Spannung als auch zur Stromversorgung der LED innerhalb eines einzigen Bauteils anordnen.

Vorzugsweise-Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So weist nach einer Weiterbildung der Erfindung die Fokuslinse eine erste Kammer auf, die mit einer ersten elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, wobei eine weitere elektrisch isolierende Flüssigkeit im Bereich einer isolierenden Wand der Kammer angeordnet ist und die beiden Flüssigkeiten nicht mischbar sind und unterschiedliche optische Indices aufweisen und dass eine veränderbare Spannung zwischen zwei getrennten Wänden der Kammer anlegbar ist, die auf die elektrisch leitende Flüssigkeit einwirkt, so dass die Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit veränderbar ist.

Vorzugsweise wird als erste Flüssigkeit eine dipolare Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine Salzlösung, und als zweite Flüssigkeit ein Öl, insbesondere Silikonöl verwendet. Weiterhin vorzugsweise ist die fokussierbare Lampe derart ausgestaltet, dass die verstellbare Fokuslinse um eine optische Achse, auf der auch die LED angeordnet ist, rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Mit einer solchen Ausbildung lässt sich eine homogene Lichtkegelausleuchtung mit optimierter Fokussierbarkeit erreichen.

Schließlich sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Vorsatzoptik und die LED in einem geschlossenen Gehäuse mit einer durch eine Glasplatte abgedeckten Lichtaustrittsöffnung angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Zeichnung dargestellt, die einen Querschnitt durch ein Gehäuse mit einer Vorsatzoptik und einer LED in einer Prinzipdarstellung zeigt.

In einem vorzugsweise in einer Draufsicht kreisrunden Gehäuse 10 ist eine Kammer angeordnet, innerhalb der eine dipolare Flüssigkeit 11, nämlich Wasser sowie eine elektrisch isolierende Flüssigkeit 12, ein Öl, angeordnet sind. Die Flüssigkeiten sind nicht mischbar und besitzen eine gemeinsame Grenzfläche 13. Die Kammer ist nach vorne hin durch eine Glasplatte 14 abgeschlossen. Der Ring 15 dient als elektrisch negativer Pol, wohingegen die Gehäusewandung 16 als positiver Pol dient, an dem auch der Chip 17 der LED angeschlossen ist. Am Gehäuseteil 18 liegt eine negative Spannung an, so dass über den Banddraht 19 am Chip 17 eine konstante Spannung, die von einer nicht dargestellten Batterie geliefert wird, die LED speist. Falls gewünscht, kann auch hier ein Spannungsregler eingefügt sein, etwa um durch Änderung der angelegten Spannung die abgestrahlte Lichtfarbe zu ändern.

Die Spannung zwischen den Kontaktpunkten 15 und 16 ist in jedem Falle steuerbar, wodurch auch die Form der Grenzfläche 13 und damit die Brechkraft der flüssigen Linse verändert werden kann. Eine veränderte Krümmung der Grenzfläche 13, wie sie bei einer Veränderung der Spannung zwischen 0 V bis zu Maximalwert auftritt, führt in Verbindung mit den unterschiedlichen optischen Indices zu einer Veränderung der Brechkraft dieser Linse, so dass ohne relative Ortsveränderung der LED 17, die auf der optischen Achse 20 angeordnet ist, unterschiedliche Brechkräfte eingestellt werden können. Die dargestellte Anordnung ist Bestandteil einer Lampe oder insbesondere einer Taschenlampe.