照明器和动态路标单元 本发明涉及一种照明器，包括：
具有光发射窗的导光元件，
所述导光元件具有用于将光引导至光纤系统中的形状，所述光是所容纳的电光源发出的。
本发明还涉及一种动态路标单元。
这种照明器可以从EP-615094中获知。在已知的照明器中，导光元件是凹形反射器的反射面，光源设置在该反射器的光轴上。该反射面的形状是利用一种算法计算得到的，并且因此对于将光耦合到光纤系统的光入射面中而言进行了优化。该算法还考虑到在穿过光纤系统的光入射面时的发光强度必须尽可能地保持恒定。因此可获得该系统的高效光输出。但是，已经发现已知的照明器仍然具有一个缺点，即对于所容纳的光源来说，所用的算法不能获得反射面的最佳形状。因此，已知照明器的效率和均匀度对于所容纳的光源来说不是最佳的。
本发明地一个目的是获得如开篇段落中描述的类型的照明器，该照明器中已经消除了上述缺点。为此目的，根据本发明的照明器的特征在于所述形状是依照光线跟踪算法计算得到的，该算法考虑到了所容纳的所述光源是大体积的。光线跟踪是利用软件在计算机上生成图像的方法。该算法的输入数据是物体和光源的特性，具体是关于形状、位置、颜色以及光源的纹理和位置的数据。该软件对反射的和/或折射的光线进行数学建模。部分数据输入可以通过利用诸如交互建模系统(如CAD软件包)来实现。在用于确定已知照明器的反射面形状的算法中，为光源优化所述形状，该光源是无限小的，即被认为是一个点，同时不用考虑光纤特性。但是，实际上光源总是具有有限的尺寸，即是大体积的，并且光纤特性改变了优化的方式。本发明方法具有如下优点，即可以通过计算中的迭代步骤以相对简单的方式设计和获得反射面的形状，从而使大体积光源发出的光以较高的效率和相对恒定的发光强度通过入口耦合到光纤系统中。光纤系统的入口采用二维矩阵的基本表面(elementary surface)。效率和强度分布的均匀度是通过计算和比较入射到各个基本表面上的光来确定的。在光线跟踪方法中通过来自大体积光源实际测量的数据输入来计算大体积光源，随后所述大体积光源被认为是多个发光的点光源。为所述点光源计算一种折衷的解决方案，该解决方案首先关于效率其次关于强度分布均匀度都是令人满意的。本发明的照明器的其它优点是该照明器允许使用与该光源相比较小的导光元件，同时保持高效率和光强度分布的均匀性。
如果上述反射面的形状由n个抛物扇形的旋转体构成，那么可以获得相对简单且相对容易计算的反射面形状，该形状同样相对易于制造，其中邻接的抛物扇形形成一个整个的表面，即平滑且没有中断的表面。如果一个接一个地计算并优化这些抛物扇形，那么可减少计算时间并且使计算特别简单。特别是，以下用于定义每个抛物扇形的方程组是适当的：
a(i)＝(z(i)-z(i+1))/(x(i)2-x(i+1)2)
b(i)＝a(i)
c(i)＝(x(i)2*z(i+1))-((x(i+1)2*z(i))/(x(i)2-x(i+1)2)
其中：
a(i)，b(i)和c(i)是抛物扇形的多项式系数，因此反射面的每个点的坐标都满足条件：
a(i)*x2+b(i)*y2-z+c(i)＝0；
x，y，z是在线性x，y，z三维坐标系中的第i个抛物旋转面的坐标；
坐标x(i)，z(i)，x(i+1)，z(i+1)是平面xz中的第i个抛物扇形的极限；
i是从1到n的整数。
利用多个系数和坐标，并由此利用各种限定的抛物扇形进行计算，使得可以相对于效率和光强分布的均匀性来确定适当的导光元件。
所述计算可用于这样一种照明器，其中导光元件是从包括反射器、折射器及其组合的组中选择的。每种类型的导光元件都需要特殊的计算，例如如果包含折射器，那么必须计算制成该折射器的材料的折射率。当所述导光元件相对于光源较小时，可以在较小的照明器中使用所述元件。因此，优选的是所述照明器与较小的光源，即具有小发光元件的电灯的组合。具有所述小发光元件的光源是例如发光二极管和高强度放电灯，即具有一对规定了一定长度(例如3mm)的电极路径(electrode path)的彼此相反的电极的灯。发光二极管具有胜过高强度放电灯的其它优点，即合成材料可用于光纤系统的入口，原因在于在具有发光二极管的照明器的工作过程中获得相对较低的温度。
在本发明的照明器中，耦合到光纤系统中的发光强度在大体积光源的表面上相对恒定。因此，本发明的照明器特别适合于光纤系统包括光纤束的情况，这是因为在所述情况下各个光纤都具有实际上强度或光通量相同的光。因此来自一个光源的光可以从光纤末端的几个位置中发出，并具有实际上相同的强度。在这方面，当光线跟踪算法考虑到每个波通过各个光纤的路径长度时，根据下面的公式得到计算的进一步改进，以及因此得到导光元件的形状：
各个光线的效率＝1/(10^(光纤长度/cos(光纤入口处的入射角)*衰减(λ)/10))
其中λ＝380-780nm范围内的波长。
如果算法考虑到光纤的曲率半径，即根据下面的公式，那么甚至可以进一步增强所述的进一步改进：
θ曲率＝arc-cosine(内曲率半径/(内曲率半径+单光纤直径))
因此，考虑到了各个光线的入射角的标准，光纤束中各根光纤的光纤衰减，以及光纤的曲率半径。该计算还包括考虑对于将要通过光纤引导的波长范围的折射率的相关性的步骤。当将玻璃棒设置在光纤末端时，可达到进一步改进的光分布的均匀强度。可以向动态路标系统中使用的照明器中的几个位置提供实际上强度相同的光。在这方面，当该照明器具有包含用于容纳该单元的锯齿状凹进部分(saw-cutrecess)的成形外壳时是有利的。这种照明器能够以相对简单的方式设置在路面上。在所述末端设置所述玻璃棒，这提供了保护光纤免受损坏/污染的额外好处，这在动态路标系统中具有特殊的重要性。
本发明的这些和其他方面将从在下文根据附图描述的实施方式中显而易见并参考这些实施方式进行说明：
图1示出根据本发明的照明器的示意性布置和一个光纤线束；
图2示出根据本发明的照明器的反射器主体的示意性结构；以及
图3示出包括图1的照明器的动态路标单元。
图1表示了照明器1，其包括导光元件3，即图中的反射器，其具有光发射窗5，并具有由该导光元件及其光发射窗围起的空间6，在该空间中放置光源7。所述反射器具有用于将电光源7发出的光引导至位于光发射窗前的光纤系统9中的形状。光纤系统包括光纤束11。所述形状是依照光线跟踪算法计算得到的，该算法考虑到了所述光源是大体积的。在图中，电光源是发光二极管。该图进一步示出反射器相对于光源来说较小。
图2是根据本发明的照明器反射器3的透视图，该反射器具有光发射窗5。该反射器具有由定义了表面15的五个抛物扇形旋转体13构成的形状。该表面15是平滑的，并且在相邻抛物扇形的边界17处没有中断。抛物扇形是由下面的方程组定义的部分抛物面：
a(i)＝(z(i)-z(i+1))/(x(i)2-x(i+1)2)
b(i)＝a(i)
c(i)＝(x(i)2*z(i+1))-((x(i+1)2*z(i))/(x(i)2-x(i+1)2)
其中：
a(i)，b(i)和c(i)是抛物面扇形的多项式系数，因此反射面的每个点的坐标都满足条件：
a(i)*x2+b(i)*y2-z+c(i)＝0；
x，y，z是在线性x，y，z三维坐标系中的第i个抛物旋转面的坐标；
坐标x(i)，z(i)，x(i+1)，z(i+1)是平面xz中第i个抛物扇形的极限；
在图2的情况下，i是从1到5的整数。
图3表示了具有外壳21的动态路标单元19的实施方式，该外壳的形状是圆弓形圆柱体23和垂直于发射面27的圆柱体25的组合。该单元的圆柱体部分容纳图1的照明器1和光纤系统9。光纤系统的光纤11从与光源的发射窗5相邻的位置延伸到发射面中的开口29。每个开口都由玻璃棒31封闭，因此玻璃棒置于各个光纤的端部。该单元的发射面在路面R上方突出高度h，h在2至5mm的范围内。