DE102008009139B4 - Side-emitting step index fibers, fiber bundles and flat structures and their uses as well as preforms and processes for their production - Google Patents
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Abstract
Seitenemittierende Stufenindexfaser, beinhaltend einen lichtleitenden Kern (1) aus anorganischem Glas mit dem Brechungsindex n1und einen den Kern entlang der Faserachse (A) umschließenden transparenten und/oder transluzenten Mantel (2) aus anorganischem Glas mit dem Brechungsindex n2, wobei sich zwischen Kern und Mantel zumindest ein Streubereich (3) befindet, der aus einem anorganischen Glas gebildet wird, welches im wesentlichen den Brechungsindex n1aufweist und in welches Streupartikel eingelagert sind, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient des anorganischen Kernglases größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des anorganischen Mantelglases, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Kern (1) und Mantel (2) zumindest ein diskreter Streubereich (3) befindet, der sich auf einem Teilbereich des Kernumfangs entlang der Faserachse (A) erstreckt.Side-emitting step-index fiber, containing a light-conducting core (1) made of inorganic glass with the refractive index n1 and a transparent and / or translucent cladding (2) made of inorganic glass with the refractive index n2, which surrounds the core along the fiber axis (A), with the core and cladding at least one scattering area (3) is located, which is formed from an inorganic glass which essentially has the refractive index n1 and in which scattering particles are embedded, the thermal expansion coefficient of the inorganic core glass being greater than the thermal expansion coefficient of the inorganic cladding glass, characterized in that between the core (1) and the cladding (2) there is at least one discrete scattering area (3) which extends over a partial area of the core circumference along the fiber axis (A).
Description
Die Erfindung betrifft seitenemittierende Stufenindexfasern aus anorganischem Glas, Preformen und Verfahren zu deren Herstellung sowie seitenemittierende Stufenindexfasern beinhaltende Faserbündel sowie Flächengebilde und deren Anwendungen.The invention relates to side-emitting step-index fibers made of inorganic glass, preforms and processes for their production, as well as fiber bundles containing side-emitting step-index fibers and flat structures and their applications.
Als Stufenindexfasern werden lichtleitende Fasern verstanden, wobei die Lichtleitung in dem Faserkern durch Totalreflektion des in dem Kern geleiteten Lichts an dem den Faserkern entlang der Faserachse umschließenden Mantel erfolgt. Die Totalreflektion tritt dann auf, wenn der Mantel einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als der das Licht leitende Faserkern. Allerdings ist die Bedingung der Totalreflektion nur bis zu einem Grenzwinkel des auf den Mantel treffenden Lichts möglich, der von den Brechungsindices von Kern und Mantel abhängig ist. Der Grenzwinkel
Im allgemeinen wird eine möglichst gute Führung des Lichts in der Faser angestrebt, d.h. es soll möglichst wenig Licht bei der Einkopplung in die Faser und bei dem Transport in der Faser verloren gehen. Eine seitenemittierende Stufenindexfaser ist eine Stufenindexfaser, bei der absichtlich Licht aus dem Faserkern und aus der Faser ausgekoppelt wird. Im allgemeinen ist eine gleichmäßige Auskopplung erwünscht, welche eine seitenemittierende Stufenindexfaser im Idealfall als ein gleichmäßig leuchtendes Band oder Linie erscheinen lassen. Dies macht sie für mannigfaltige Anwendungen insbesondere in der Beleuchtungstechnik interessant. In general, the best possible way of guiding the light in the fiber is sought, i.e. as little light as possible should be lost during coupling into the fiber and during transport in the fiber. A side-emitting step index fiber is a step index fiber in which light is intentionally coupled out of the fiber core and out of the fiber. In general, a uniform outcoupling is desired, which in the ideal case allows a side-emitting step-index fiber to appear as a uniformly luminous band or line. This makes them interesting for a variety of applications, especially in lighting technology.
Seitenemittierend im Sinne der Erfindung heißt, dass die Faser in der Lage ist, Licht seitlich zu emittieren, unabhängig davon, ob sie im Betrieb ist, d.h. ob tatsächlich eine Lichtquelle angeschlossen und das Licht eingeschaltet ist.Side-emitting in the sense of the invention means that the fiber is able to emit light from the side, regardless of whether it is in operation, i.e. whether a light source is actually connected and the light is switched on.
Die Fasern werden wie allgemein bekannt mit Hilfe von Faserziehprozessen hergestellt, wobei zumindest die Preform des Faserkerns bis zur Erweichungstemperatur des Materials der Preform bzw. des Faserkerns oder darüber hinaus erwärmt und eine Faser ausgezogen wird. Die Prinzipien des Faserziehprozesses sind beispielsweise in den deutschen Patenten
Vielfältige Methoden zum Erzeugen des Effekts der Seitenemission sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine bekannte Methode ist, für eine Lichtauskopplung im Faserkern zu sorgen.Various methods for producing the side emission effect are known from the prior art. One known method is to ensure that light is decoupled in the fiber core.
Die japanische Offenlegungsschrift
Eine weitere Methode, das Licht aus dem Faserkern auszukoppeln, wird in der
Unter Skalierbarkeit im Sinne der vorliegenden Offenbarung wird die Möglichkeit des gezielten Einstellens des Seitenemissionseffekts über die Länge der Faser verstanden. Dies ist notwendig, weil Faserlängen für verschiedene Anwendungen sehr stark variieren können, aber eine möglichst gleichmäßige Intensität des Leuchtens über die gesamte Faserlänge erzielt werden soll.Scalability in the sense of the present disclosure is understood to mean the possibility of specifically setting the side emission effect over the length of the fiber. This is necessary because fiber lengths for different applications can vary very widely, but the most uniform possible intensity of the light should be achieved over the entire fiber length.
Alternativ zur Auskopplung des Lichts direkt aus dem Faserkern können seitenemittierende Eigenschaften bei Fasern auch durch Effekte in der Grenzfläche zwischen Faserkern und Mantel oder im Mantel selbst verursacht werden. So ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass Kristallisationsreaktionen zwischen Kern- und Mantelgläsern unerwünscht sind, da die Kristallite in der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel als Streuzentren dienen können, so dass Licht aus der Faser auskoppelt und somit ihre Lichtleitfähigkeit herabsetzt. Dieser Effekt ist bei Lichtleitfasern im allgemeinen unerwünscht, und Glasfasern werden wie in dem deutschen Patent
Zur Erzeugung seitenemittierender Eigenschaften aufgrund von Streuzentren in der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel wird gemäß der Patentschrift
Die
Die
Die
Die
Ein schwerwiegender Nachteil bei allen beschriebenen Lösungen, die Kunststoff enthalten, ist ferner, dass die beschriebenen Kunststoffmäntel allesamt brennbar sind. Daher sollten solche Fasern allgemein unerwünscht sein. Davon abgesehen können sie zumindest in Bereichen mit erhöhten Brandschutzbestimmungen, beispielsweise innerhalb von Flugzeugkabinen, nicht zugelassen werden.A serious disadvantage with all the solutions described which contain plastic is that the plastic sheaths described are all combustible. Hence, such fibers should generally be undesirable. Apart from that, they cannot be approved at least in areas with increased fire protection regulations, for example within aircraft cabins.
Glasfasern sind als solche nicht brennbar. Seitenemittierende Glasfasern sind allerdings ebenfalls bereits bekannt. Die etablierte Methode zur Herstellung von Glasfasern mit seitenemittierenden Eigenschaften sieht vor, die Preform des Faserkerns durch Schleifen oder Sandstrahlen aufzurauhen. Durch diese Bearbeitungsprozesse werden auf der Umfangsfläche des Faserkerns in den Faserkern hineinragende Strukturen geschaffen, welche das geleitete Licht auskoppeln sollen. Auch hier hat sich gezeigt, dass der Prozeß zum Erzeugen der Seitenemission ineffizient und auch nur schwer skalierbar ist. Darüber hinaus ist das Bearbeiten von Preformen, insbesondere wenn diese aus Glas bestehen, oftmals teuer und aufwendig. Die in den Faserkern hineinragenden Strukturen stellen darüber hinaus Verletzungen des Faserkerns dar, von denen bei Biegebelastungen Belastungsspitzen und dadurch Risse ausgehen können, wodurch solche Fasern unter einer verminderten Bruchfestigkeit leiden. Auch deshalb erscheint diese Technik verbesserungswürdig.As such, glass fibers are not flammable. Side-emitting glass fibers are, however, also already known. The established method for producing glass fibers with side-emitting properties provides for the preform of the fiber core to be roughened by grinding or sandblasting. These machining processes create structures that protrude into the fiber core on the circumferential surface of the fiber core and are intended to couple out the guided light. Here, too, it has been shown that the process for generating the side emission is inefficient and also difficult to scale. In addition, the processing of preforms, especially if they are made of glass, is often expensive and time-consuming. The structures protruding into the fiber core also represent injuries to the fiber core, from which load peaks and, as a result, cracks can arise under bending loads, as a result of which such fibers suffer from a reduced breaking strength. This is another reason why this technology appears to be in need of improvement.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine seitenemittierende Stufenindexfaser bereit zu stellen, die wirtschaftlich zu produzieren ist, die effizient das Licht zur Seite auskoppelt, wobei der Effekt leicht skalierbar sein soll, und welche darüber hinaus nicht brennbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eben solcher seitenemittierenden Fasern bereitzustellen, sowie Faserbündel beinhaltend solche seitenemittierende Fasern und deren Anwendungen.Against this background, it is an object of the invention to provide a side-emitting step-index fiber which can be produced economically, which efficiently couples the light out to the side, the effect should be easily scalable, and which, moreover, is non-flammable. Another object of the invention is to provide a method for producing such side-emitting fibers, as well as fiber bundles containing such side-emitting fibers and their applications.
Die Aufgabe und/oder die Teilaufgaben werden gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The task and / or the subtasks are solved by the independent claims. Preferred embodiments emerge from the subclaims.
Eine erfindungsgemäße seitenemittierende Stufenindexfaser beinhaltet einen lichtleitenden Kern aus einem anorganischen Glas mit dem Brechungsindex n1 und einen den Kern entlang der Faserachse umschließenden transparenten und/oder transluzenten Mantel aus einem anorganischen Glas mit dem Brechungsindex n2, wobei sich zwischen Kern und Mantel zumindest ein Streubereich befindet, der aus einem anorganischen Glas gebildet wird, welches im wesentlichen den gleichen Brechungsindex n1 wie der Kern aufweist und in welches Streupartikel eingelagert sind. Eine erfindungsgemäße seitenemittierende Stufenindexfaser kann flexibel oder auch starr sein.A side-emitting step index fiber according to the invention contains a light-conducting core made of an inorganic glass with the refractive index n 1 and a transparent and / or translucent cladding made of an inorganic glass with the refractive index n 2 that surrounds the core along the fiber axis, with at least one scattering area between the core and the cladding which is formed from an inorganic glass which has essentially the same refractive index n 1 as the core and in which scattering particles are embedded. A side-emitting step index fiber according to the invention can be flexible or else rigid.
Der Mantel umschließt wie bei Fasern üblich sowohl den Kern aber auch den oder die Streubereiche entlang der Faserachse vollständig. Der oder die Streubereiche liegen demnach auf der Oberfläche des Faserkerns, geschützt von dem Mantel.As is usual with fibers, the cladding completely encloses both the core and the scattering area (s) along the fiber axis. The scattering area or areas are accordingly on the surface of the fiber core, protected by the cladding.
Der Effekt der Seitenemission wird bei der vorliegenden Erfindung durch Streuung des in dem Kern geleiteten Lichts in einem im Verhältnis zum Kerndurchmesser dünnen Bereich zwischen Kern und Mantel erzeugt. Dazu befindet sich zwischen Kern und Mantel in unmittelbarem Kontakt zwischen beiden ein Streubereich, in welchem die Streuung stattfindet. Verantwortlich für die Streuung sind Streupartikel, welche in den Streubereich eingelagert sind. Im Sinne der Erfindung sind Streupartikel alle Partikel, gleich welcher Form, welchen Materials und/oder welcher Größe, die das geleitete Licht streuen können. Streupartikel können durch klassische Streuung, insbes. Rayleigh- und/oder Mie-Streuung, ebenso wie durch Beugung und/oder Reflektion sowie Mehrfachprozessen dieser Mechanismen untereinander ihre streuende Wirkung entfalten. Ihre Aufgabe ist lediglich, individuell oder in ihrer Summe auftreffendes Licht abzulenken.In the present invention, the side emission effect is produced by scattering the light guided in the core in an area between core and cladding that is thin in relation to the core diameter. For this purpose, there is a scattering area in which the scattering takes place between the core and the cladding in direct contact between the two. Scatter particles that are embedded in the scatter area are responsible for the scattering. In the context of the invention, scattering particles are all particles, regardless of their shape, material and / or size, that can scatter the guided light. Scattering particles can develop their scattering effect through classic scattering, in particular Rayleigh and / or Mie scattering, as well as through diffraction and / or reflection and multiple processes of these mechanisms with one another. Their only task is to divert incident light individually or as a whole.
Die Erfinder haben erkannt, dass der Effekt der Seitenemission am besten skalierbar ist, wenn die Streuung hauptsächlich an den Streupartikeln selbst erfolgt. Dazu muss das in dem Kern geführte Licht erst einmal zu diesen gelangen können. Deshalb ist der Brechungsindex des Materials, in welchem die Streupartikel eingelagert sind, im wesentlichen gleich dem Brechungsindex n1 des Kerns. Die Einlagerung der Streupartikel in einer Matrix aus anorganischem Glas ist deshalb im Sinne der Erfindung notwendig, um sie überhaupt erst auf wirtschaftliche Weise auf dem Kern aufbringen zu können. Ein wesentlich von n1 abweichender Brechungsindex des Matrixmaterials würde dazu führen, dass das Matrixmaterial selbst die Lichtleitung im Kern beeinflussende Effekte bewirken würde. Wäre der Brechungsindex beispielsweise wesentlich kleiner als n1, würde das in dem Kern geführte Licht eher von dem Material der Matrix als durch die Streupartikel reflektiert, so dass nur wenig bis keine Streuung an den Streupartikeln erfolgen könnte. Eine solche Faser würde nur wenig Licht zur Seite auskoppeln. Wäre dahingegen der Brechungsindex des Materials der Matrix wesentlich größer als n1, würde das in dem Kern geleitete Licht sehr schnell nach außen gelangen und die Faser auf sehr kurzer Länge ihre gesamte Lichtintensität verlieren, so dass nur sehr kurze Faserlängen möglich wären. Ist der Brechungsindex des Matrixmaterials hingegen im wesentlichen gleich dem Brechungsindex n1 des Kerns, wird das in dem Kern geführte Licht von dem Matrixmaterial höchstens unwesentlich gestört, so dass das in dem Kern geführte Licht von dem Matrixmaterial ungehindert auf die Streupartikel auftreffen kann. Somit ist über die Wahl der Konzentration der Streupartikel im Streubereich eine effiziente Skalierung der seitlichen Emission möglich.The inventors have recognized that the effect of the side emission is best scalable if the scattering takes place mainly on the scattering particles themselves. To do this, the light guided in the core must first be able to reach it. Therefore, the refractive index of the material in which the scattering particles are incorporated is essentially the same as the refractive index n 1 of the core. The incorporation of the scattering particles in a matrix made of inorganic glass is therefore necessary in the context of the invention in order to be able to apply them to the core in an economical manner in the first place. A refractive index of the matrix material which deviates significantly from n 1 would result in the matrix material itself having effects which would influence the light conduction in the core. For example, if the refractive index were significantly smaller than n 1 , the light guided in the core would be reflected more by the material of the matrix than by the scattering particles, so that there could be little or no scattering on the scattering particles. Such a fiber would only couple out a small amount of light to the side. If, on the other hand, the refractive index of the material of the matrix were significantly greater than n 1 , the light guided in the core would reach the outside very quickly and the fiber would lose its entire light intensity over a very short length, so that only very short fiber lengths would be possible. If, on the other hand, the refractive index of the matrix material is essentially the same as the refractive index n 1 of the core, the light guided in the core is at most negligibly disturbed by the matrix material, so that the light guided in the core from the matrix material can strike the scattering particles unhindered. Thus, by choosing the concentration of the scattering particles in the scattering area, an efficient scaling of the lateral emission is possible.
Der größte Effekt der Seitenemission lässt sich erzielen, wenn sich zwischen Kern und Mantel zumindest ein Streubereich befindet, der den Kern entlang der Faserachse vollständig umschließt. Dies bedeutet, dass sich der Streubereich über die gesamte Umfangsfläche des Faserkerns erstreckt. Der Mantel umschließt in diesem Fall seinerseits bevorzugt wiederum das gesamte Gebilde aus Kern und Streubereich. In dieser Ausführungsform können die Streupartikel homogen im Streubereich verteilt sein. Ein solcher Streubereich wird beim Faserzug durch das Verschmelzen mehrerer Inlaystäbe erzeugt, welche aus dem Matrixmaterial bestehen, in welches die Streupartikel eingelagert sind. Das Ziehverfahren und die Inlaystäbe werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Preform und des Herstellungsverfahrens näher erläutert. Durch die Verwendung der Inlaystäbe und der resultierenden Bildung eines um den Kern geschlossenen Streubereichs durch Verschmelzung von Inlaystäben kann auf die Verwendung eines Rohrs zur Herstellung der für den Faserzug verwendeten Preform für den Streubereich verzichtet werden. Dies ist vorteilhaft, weil somit diese Preform nicht durch einen Rohrzug eines Glases hergestellt werden muß, in welches Streupartikel eingelagert sind. Ein solcher wäre nachteilhaft, weil eine Rohrzuganlage ausschließlich für das Herstellen dieser mit Streupartikel versehenen Preformen benötigt würde, da in auch für übliche Glasrohre eingesetzten Rohrzuganlagen Streupartikel üblicherweise unerwünscht wären und deren Zusatz die gesamte Anlage kontaminieren würde. Durch den Verzicht auf eine solche rohrförmige Preform ist eine solche seitenemittierende Faser somit wirtschaftlicher herzustellen.The greatest effect of the side emission can be achieved if there is at least one scattering area between the core and cladding that completely surrounds the core along the fiber axis. This means that the scatter area extends over the entire circumferential surface of the fiber core. In this case, the jacket in turn preferably encloses the entire structure of the core and the scattered area. In this embodiment, the scattering particles can be distributed homogeneously in the scattering area. Such a scattering area is generated during fiber draw by fusing several inlay rods, which consist of the matrix material in which the scattering particles are embedded. The drawing process and the inlay rods are explained in more detail in connection with the description of the preform and the manufacturing process. By using the inlay rods and the resulting formation of a scattering area closed around the core by fusing inlay rods, the use of a tube for producing the preform used for the fiber draw for the scattering area can be dispensed with. This is advantageous because this preform does not have to be produced by a tube of glass in which scattering particles are embedded. This would be disadvantageous because a pipe pulling system would be required exclusively for the production of these preforms provided with scattering particles, since in pipe pulling systems also used for conventional glass pipes, scattering particles would usually be undesirable and their addition would contaminate the entire system. By dispensing with such a tubular preform, such a side-emitting fiber can thus be produced more economically.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass sich zwischen Kern und Mantel zumindest ein Streubereich befindet, der den Kern in einem Teilbereich entlang der Faserachse vollumfänglich umschließt. Die bedeutet in anderen Worten, dass die Streupartikel nur in Teilen des Matrixglases eingelagert sind, wobei diese Teile den Kern ringförmig umschließen. Ist der Abstand zwischen Bereichen, in denen Streupartikel vorliegen und solchen, die keine Streupartikel aufweisen ausreichend groß, kann gezielt eine seitenemittierende Faser hergestellt werden, welche in manchen Bereichen den Emissionseffekt zeigt und in anderen Bereichen nicht. Eine solche Faser kann vorteilhaft sein, um einen entsprechenden Designeffekt zu erzielen, oder aber das Licht erst einmal mit möglichst wenig Verlust durch den Bereich ohne den Seitenemissionseffekt zu dem Ort zu leiten, an dem die Seitenemission stattfinden soll. Dies ermöglicht die Trennung von Lichtquelle, welche in die Faser eingekoppelt werden soll, und dem Beleuchtungsort. Fasern dieses Typs können hergestellt werden, wenn Inlaystäbe verwendet werden, in die nur in Teilbereichen entlang ihrer Achse Streupartikel eingelagert sind. Beim Faserzug verschmilzt allerdings auch der nicht mit Streupartikeln dotierte Bereich der Inlaystäbe mit dem Faserkern, so dass der Betrag der Summe aus Kerndurchmesser und Dicke des Streubereichs ohne eingelagerte Streupartikel und mit eingelagerten Streupartikeln über die gesamte Faserlänge im wesentlichen gleich bleibt.A further embodiment provides that there is at least one scattering area between the core and the cladding, which completely surrounds the core in a partial area along the fiber axis. In other words, this means that the scattering particles are only embedded in parts of the matrix glass, these parts ring-like enclosing the core. If the distance between areas in which scatter particles are present and those which do not have scatter particles is sufficiently large, a side-emitting fiber can be produced in a targeted manner, which shows the emission effect in some areas and not in other areas. Such a fiber can be advantageous in order to achieve a corresponding design effect, or else it can first guide the light through the area with as little loss as possible without the side emission effect to the location where the side emission is to take place. This enables the separation of the light source, which is to be coupled into the fiber, and the lighting location. Fibers of this type can be produced if inlay rods are used in which scatter particles are embedded only in partial areas along their axis. When the fiber is drawn, however, the area of the inlay rods not doped with scattering particles also fuses with the fiber core, so that the sum of the core diameter and thickness of the scattering area without embedded scattering particles and with embedded scattering particles remains essentially the same over the entire fiber length.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die seitenemittierende Stufenindexfaser zumindest einen diskreten Streubereich zwischen Kern und Mantel auf, der sich auf einem Teilbereich des Kernumfangs entlang der Faserachse erstreckt. Dies bedeutet, dass sich in diesem Fall zumindest ein Streubereich entlang der Faserachse oder Teilbereichen der Faserachse entlang erstreckt, aber die Faser nicht vollständig umschließt. Solche Streubereiche können erzeugt werden, wenn die Inlaystäbe beim Faserzug überhaupt nicht oder nicht vollständig miteinander verschmelzen. Die Erzeugung solcher diskreter Streubereiche lässt sich durch die Anzahl und/oder den Durchmesser und somit dem Volumen der verwendeten Inlaystäbe einstellen. In dieser Ausführungsform existiert demnach zumindest ein sich entlang der Faserachse erstreckender Bereich auf der Umfangsfläche des Kerns, welcher auch nicht mit dem Material belegt ist, in welches ansonsten die Streupartikel eingelagert sind. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass der oder die entlang der Faserachse erstreckenden diskreten Streubereiche wie bzgl. der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben entlang der Faserachse Bereiche aufweisen, in denen keine Streupartikel eingelagert sind, so dass die erfindungsgemäße Faser in diesem Fall nicht über ihre gesamte Länge den Seitenemissionseffekt aufweist, so dass beispielsweise alternierend Bereiche mit Seitenemission auf Bereiche ohne Seitenemission folgen.In one embodiment according to the invention, the side-emitting step index fiber has at least one discrete scattering area between core and cladding, which extends over a partial area of the core circumference along the fiber axis. This means that in this case at least one scattering area extends along the fiber axis or partial areas along the fiber axis, but does not completely surround the fiber. Such scattering areas can be generated if the inlay rods do not or not completely fuse with one another during fiber draw. The generation of such discrete scattering areas can be adjusted by the number and / or the diameter and thus the volume of the inlay rods used. In this embodiment there is accordingly at least one area on the circumferential surface of the core which extends along the fiber axis and which is also not covered with the material in which the scattering particles are otherwise embedded. Of course, however, it is also possible that the discrete scattering area or areas extending along the fiber axis, as described with regard to the previous embodiment, have areas along the fiber axis in which no scattering particles are embedded, so that the fiber according to the invention in this case not over its entire length has the side emission effect, so that, for example, areas with side emission alternate with areas without side emission.
Die Lichtauskopplung der seitenemittierenden Stufenindexfaser lässt sich durch die Anzahl der sich im wesentlichen entlang der Faserachse erstreckenden diskreten Streubereiche hervorragend skalieren. Da in der Regel eine effiziente seitliche Auskopplung aus der Faser gewünscht wird, weist eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße seitenemittierende Stufenindexfaser zwischen Kern und Mantel mehrere diskrete Streubereiche auf, die sich jeweils auf einem Teilbereich des Kernumfangs entlang der Faserachse erstrecken. Bevorzugt beträgt die Zahl der diskreten Streubereiche von 5 bis 100, besonders bevorzugt von 10 bis 50.The light decoupling of the side-emitting step index fiber can be scaled excellently by the number of discrete scattering areas extending essentially along the fiber axis. Since efficient lateral decoupling from the fiber is generally desired, a particularly preferred side-emitting step-index fiber according to the invention has several discrete scattering areas between core and cladding, each of which extends over a partial area of the core circumference along the fiber axis. The number of discrete scatter ranges is preferably from 5 to 100, particularly preferably from 10 to 50.
Üblicherweise werden bei der erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser Streupartikel verwendet, deren Schmelztemperatur größer ist als die Schmelztemperatur des Glases, in welches sie eingebettet sind. Weil die Streupartikel in diesem Fall zumindest ihre streuenden Eigenschaften beim Herstellungsprozeß nicht verändern, wird ihre Auswahl erleichtert und sie können entsprechend als Rohmaterial eingekauft werden.In the case of the side-emitting step-index fiber according to the invention, scattering particles are usually used whose melting temperature is higher than the melting temperature of the glass in which they are embedded. Because the scattering particles in this case at least do not change their scattering properties during the manufacturing process, their selection is made easier and they can accordingly be purchased as raw material.
Bevorzugt weisen die Streupartikel einen Durchmesser zwischen 10 nm und 5000 nm auf, besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 1200 nm. Für nicht runde Streupartikel wird als Durchmesser im Sinne der Erfindung ihre maximale Ausdehnung verstanden.The scattering particles preferably have a diameter between 10 nm and 5000 nm, particularly preferably between 100 nm and 1200 nm. For non-round scattering particles, their maximum extent is understood as their diameter in the context of the invention.
Die Streupartikel können aus einer Vielzahl von Materialen ausgewählt sein. Bevorzugt bestehen sie im wesentlichen aus SiO2 und/oder BaO und/oder MgO und/oder BN und/oder AIN und/oder SN und/oder ZrO2 und/oder Y2O3 und/oder Al2O3 und/oder TiO2 und/oder Ru und/oder Os und/oder Rh und/oder Ir und/oder Ag und/oder Au und/oder Pd und/oder Pt und/oder diamantartiger Kohlenstoff und/oder Glaskeramik-Partikel. Mischungen von Streupartikeln aus verschiedenen Materialien, Verbindungen und/oder Konglomerate aus diesen oder auch miteinander verschmolzene und/oder gesinterte Streupartikel sind ebenfalls denkbar und von der Erfindung umfasst ebenso wie die metallischen Komponenten der vorgenannten Oxide und Nitride alleine.The scattering particles can be selected from a variety of materials. They preferably consist essentially of SiO 2 and / or BaO and / or MgO and / or BN and / or AlN and / or SN and / or ZrO 2 and / or Y 2 O 3 and / or Al 2 O 3 and / or TiO 2 and / or Ru and / or Os and / or Rh and / or Ir and / or Ag and / or Au and / or Pd and / or Pt and / or diamond-like carbon and / or glass ceramic particles. Mixtures of scattering particles made of different materials, compounds and / or conglomerates of these or also scattering particles fused and / or sintered with one another are also conceivable and encompassed by the invention as well as the metallic components of the aforementioned oxides and nitrides alone.
Die Effizienz der Auskopplung aus dem Streubereich und damit aus der Faser ist neben der streuenden Eigenschaft der Streupartikel als intrinsischem Parameter auch von der Konzentration der Streupartikel im Streubereich abhängig. Es wurde festgestellt, dass Konzentrationen der Streupartikel im Streubereich zwischen 10 ppm und 1000 ppm eine effiziente Auskopplung ermöglichen, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 20 ppm und 100 ppm liegt. Die Konzentrationsangabe in ppm bezieht sich hierbei auf den Anteil der Streupartikel im Verhältnis zu den Masseanteilen der Bestandteile des Glases, in welchem die Streupartikel eingelagert sind.The efficiency of the coupling out from the scattering area and thus from the fiber depends not only on the scattering property of the scattering particles as an intrinsic parameter but also on the concentration of the scattering particles in the scattering area. It was found that concentrations of the scattering particles in the scattering range between 10 ppm and 1000 ppm enable efficient coupling-out, the preferred range being between 20 ppm and 100 ppm. The concentration in ppm refers to the proportion of scattering particles in relation to the mass proportions of the constituents of the glass in which the scattering particles are embedded.
Die Parameter, mit welchen bevorzugt der Seitenemissionseffekt eingestellt und somit skaliert werden kann sind somit die Anzahl der diskreten Streubereiche entlang der Faserachse, die Streueigenschaften der verwendeten Streupartikel und deren Konzentration. Durch die geeignete Kombination dieser Parameter wird es möglich, für das menschliche Auge weitgehend homogen erscheinende seitenemittierende Fasern unterschiedlichster Länge herzustellen, so dass eine Vielzahl von Anwendungen überhaupt erst möglich werden.The parameters with which the side emission effect can preferably be set and thus scaled are the number of discrete scattering areas along the fiber axis, the scattering properties of the scattering particles used and their concentration. A suitable combination of these parameters makes it possible to produce side-emitting fibers of various lengths that appear largely homogeneous to the human eye, so that a large number of applications are possible in the first place.
Neben der Effizienz und Homogenität der Seitenemission müssen die erfindungsgemäßen Fasern aber auch möglichst gut mechanischen Belastungen widerstehen. Sind die Fasern mechanisch zu empfindlich, treten leicht Faserbrüche auf, welche die Faser unbrauchbar machen können. Insbesondere müssen die erfindungsgemäßen Fasern wiederholt gebogen werden können, ohne dass sie brechen. Ein Kriterium, um die Bruchfestigkeit von Fasern zu beurteilen, ist der sogenannte Schlingentest. Dabei wird aus einer Faser eine Schlinge gebildet, welche zugezogen wird. Je kleiner der Durchmesser der Schlinge ist, bei dem die Faser bricht, desto bruchfester ist sie.In addition to the efficiency and homogeneity of the side emission, the fibers according to the invention must also withstand mechanical loads as well as possible. If the fibers are mechanically too sensitive, fiber breaks easily occur, which can render the fiber unusable. In particular, the fibers according to the invention must be able to be bent repeatedly without breaking. One criterion for assessing the breaking strength of fibers is the so-called loop test. A loop is formed from a fiber, which is then tightened. The smaller the diameter of the loop at which the fiber breaks, the more break-resistant it is.
Angemessene Bruchfestigkeiten lassen sich durch vorgespannte Fasern erzeugen. Dies bedeutet für die erfindungsgemäßen Fasern, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Kernglases größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Mantelglases. Beim Herstellungsprozeß der Faser wird somit der Mantel während des Abkühlens auf den Kern und/oder den Streubereich gezogen, so dass der Mantel eine Spannung auf den Kern und/oder den Streubereich ausübt. Solche vorgespannten Fasern sind in der Regel erheblich bruchfester als nicht vorgespannte Fasern. Neben der beschriebenen thermischen Vorspannung sind natürlich auch andere Methoden zum Erzeugen der Spannung möglich. Beispielsweise könnte die Faser während des Herstellungsprozesses oder danach auch chemisch vorgespannt werden. Dabei würden durch bekannte Prozesse zum chemischen Vorspannen bevorzugt Ionen in den Mantel eingebracht, welche für den Aufbau der Spannung verantwortlich wären.Adequate breaking strengths can be achieved by using pre-tensioned fibers. For the fibers according to the invention, this means that the coefficient of thermal expansion of the core glass is greater than the coefficient of thermal expansion of the cladding glass. In the manufacturing process of the fiber, the sheath is thus drawn onto the core and / or the scattered area during cooling, so that the sheath exerts a tension on the core and / or the scattered area. Such pre-tensioned fibers are usually considerably more resistant to breakage than non-pre-tensioned fibers. In addition to the thermal prestressing described, other methods of generating the stress are of course also possible. For example, the fiber could also be chemically prestressed during the manufacturing process or afterwards. Known processes for chemical toughening would preferably introduce ions into the jacket, which would be responsible for building up the voltage.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser beträgt der Durchmesser des Kerns von 10 µm bis 150 µm, der zumindest eine Streubereich weist eine Dicke von 100 nm bis 2 µm auf und der Mantel ist zwischen 500 nm und 2 µm dick.In a preferred side-emitting step index fiber according to the invention, the diameter of the core is from 10 μm to 150 μm, the at least one scattering area has a thickness of 100 nm to 2 μm and the cladding is between 500 nm and 2 μm thick.
Selbstverständlich werden die erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern in den seltensten Fällen als einzelne Fasern eingesetzt, sondern zusammen mit anderen seitenemittierenden Stufenindexfasern oder zusammen mit anderen Lichtleitfasern, welche keinen Seitenemissionseffekt aufweisen, in Faserbündeln. Das Faserbündel ist seinerseits üblicherweise von einem schützenden äußeren Mantel umgeben, der in den meisten Fällen aus Kunststoff besteht. Faserbündel haben gegenüber einer Einzelfaser mit gleichem Durchmesser den Vorteil, dass sie viel flexibler sind und in kleineren Biegeradien verlegt werden können. Aus diesem Grund finden fast nur Faserbündel einen kommerziellen Einsatz in Beleuchtungsanwendungen. Aufgrund dieser Gegebenheit sind auch Faserbündel, welche die zuvor beschriebene seitenemittierende Stufenindexfaser beinhalten, Gegenstand dieser Erfindung.Of course, the side-emitting step index fibers according to the invention are used in the rarest of cases as individual fibers, but in fiber bundles together with other side-emitting step index fibers or together with other optical fibers which have no side emission effect. In turn, the fiber bundle is usually surrounded by a protective outer sheath, which in most cases consists of plastic. Compared to a single fiber with the same diameter, fiber bundles have the advantage that they are much more flexible and can be laid in smaller bending radii. For this reason, almost only fiber bundles are used commercially in lighting applications. Due to this fact, fiber bundles which contain the side-emitting step index fiber described above are also the subject of this invention.
Auch das Faserbündel muss im Sinne der Erfindung nicht zwangsläufig flexibel sein, es ist ebenso möglich, dass das Faserbündel als starrer Faserstab ausgeführt ist, der durch späteres Umformen, beispielsweise Biegen und/oder Pressen, in seine endgültige Form gebracht wird.The fiber bundle does not necessarily have to be flexible in the sense of the invention; it is also possible for the fiber bundle to be designed as a rigid fiber rod which is brought into its final shape by later reshaping, for example bending and / or pressing.
Ein erfindungsgemäßes Faserbündel beinhaltet eine Vielzahl von anorganischen Glasfasern und einen diese Vielzahl von anorganischen Glasfasern entlang der Faserbündelachse vollständig umschließenden äußeren Mantel, wobei die anorganischen Glasfasern eine Vielzahl der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern beinhalten und der äußere Mantel zumindest in Teilbereichen entlang der Faserbündelachse transparent und/oder transluzent ist. Die Transparenz und/oder Transluzenz des äußeren Mantels ist deshalb notwendig, damit das von den einzelnen Fasern seitlich emittierte Licht das Faserbündel auch verlassen kann und somit für den Betrachter sichtbar wird. Wird anstelle eines transparenten äußeren Mantels ein transluzenter äußerer Mantel verwendet, ist es möglich, das seitlich emittierende Licht der Einzelfasern zu homogenisieren.A fiber bundle according to the invention contains a multiplicity of inorganic glass fibers and an outer jacket which completely encloses this multiplicity of inorganic glass fibers along the fiber bundle axis, the inorganic glass fibers containing a multiplicity of the above-described side-emitting step index fibers according to the invention and the outer jacket at least in partial areas along the fiber bundle axis transparent and / or is translucent. The transparency and / or translucency of the outer jacket is therefore necessary so that the light emitted laterally by the individual fibers can also leave the fiber bundle and thus become visible to the viewer. If a translucent outer sheath is used instead of a transparent outer sheath, it is possible to homogenize the light emitted from the side by the individual fibers.
Das erfindungsgemäße Faserbündel kann typischerweise von 100 bis 10000 Einzelfasern aufweisen.The fiber bundle according to the invention can typically have from 100 to 10,000 individual fibers.
Um höchste Ansprüche bzgl. der Brandsicherheit des erfindungsgemäßen Faserbündels sicherzustellen, besteht der äußere Mantel des Faserbündels bevorzugt aus flammfesten Kunststoffen oder aus einem Gewebe von anorganischen Glasfasern. Es ist aber ebenfalls möglich, dass der äußere Mantel durch das Umwickeln der Vielzahl von anorganischen Glasfasern mit einer oder einer Vielzahl von anorganischen Glasfasern hergestellt wird. Auch ist es möglich, die einzelnen Fasern des Bündels miteinander zu verspinnen, so dass eine Art Seil und/oder Garn entsteht, die keines separaten Mantels mehr bedarf.In order to ensure the highest demands with regard to the fire safety of the fiber bundle according to the invention, the outer jacket of the fiber bundle is preferably made of flame-resistant plastics or a woven fabric of inorganic glass fibers. However, it is also possible that the outer cladding is produced by wrapping the plurality of inorganic glass fibers with one or a plurality of inorganic glass fibers. It is also possible to spin the individual fibers of the bundle with one another, so that a type of rope and / or yarn is created that no longer requires a separate sheath.
Durch die Erfindung wird es möglich, seitenemittierende Stufenindexfasern mit einer effizienten Seitenemission bereitzustellen, bei denen der Seitenemissionseffekt auch entsprechend den Anforderungen sehr gut skalierbar und damit die Menge des ausgekoppelten Lichts über die Faserlänge gut einstellbar ist. Dadurch wird es möglich, die erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern auch zusammen mit anderen Lichtleitern und/oder anderen seitenemittierenden Stufenindexfasern und/oder Textilfasern zu einem Flächengebilde zu verbinden. Ein Flächengebilde ist im Sinne der Erfindung ein Objekt, welches im Verhältnis zu seiner Dicke eine große Fläche aufweist. Auf diese Weise kann auf der Basis der erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern ein selbst leuchtendes, flächiges Gebilde erzeugt werden, welches Licht homogen über die Fläche verteilt emittieren kann. Ein solches Flächengebilde ist bevorzugt so ausgestaltet, dass ein Betrachter es als homogen leuchtende Fläche wahrnimmt, wenn das Flächengebilde in Betrieb ist, d.h. wenn Licht in die seitenemittierenden Stufenindexfasern des Flächengebildes eingekoppelt wird.The invention makes it possible to provide side-emitting step index fibers with efficient side emission, in which the side emission effect can also be scaled very well according to the requirements and thus the amount of light coupled out can be easily adjusted over the fiber length. This makes it possible to connect the side-emitting step index fibers according to the invention also together with other light guides and / or other side-emitting step index fibers and / or textile fibers to form a flat structure. In the context of the invention, a flat structure is an object which has a large area in relation to its thickness. In this way, on the basis of the side-emitting step index fibers according to the invention, a self-luminous, flat structure can be produced which can emit light homogeneously distributed over the surface. Such a flat structure is preferably designed in such a way that a viewer perceives it as a homogeneously luminous surface when the flat structure is in operation, i.e. when light is coupled into the side-emitting step index fibers of the flat structure.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die seitenemittierenden Stufenindexfasern in einem solchen Flächengebilde im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Entsprechend der Abstrahlcharakteristik andersartig angeordnete seitenemittierende Stufenindexfasern innerhalb des Flächengebildes sind aber selbstverständlich ebenso möglich.In a preferred embodiment, the side-emitting step index fibers are arranged essentially parallel to one another in such a flat structure. However, side-emitting step-index fibers arranged differently within the sheet-like structure in accordance with the emission characteristic are of course also possible.
Um ein stabiles Flächengebilde zu erhalten, sind die seitenemittierenden Stufenindexfasern bevorzugt auf einem Trägerelement fixiert. Auf diese Weise wird ein Verbundelement aus Trägerelement und seitenemittierenden Stufenindexfasern gebildet. Das Trägerelement ist bevorzugt ebenfalls flächig, kann aber beliebige Formen und Wölbungen aufweisen.In order to obtain a stable flat structure, the side-emitting step index fibers are preferably fixed on a carrier element. In this way, a composite element is formed from the carrier element and side-emitting step index fibers. The carrier element is preferably also flat, but can have any shape and curvature.
Alternativ zu der Fixierung der seitenemittierenden Stufenindexfasern auf dem Trägerelement können diese auch in das Trägerelement eingebettet sein und auf diese Weise ein Verbundelement aus Trägerelement und seitenemittierenden Stufenindexfasern bilden. Dies kann durch einen Spritzgießprozess erfolgen, bei dem bevorzugt transparenter Kunststoff eine Einkapselung der Lichtleitfasern darstellt. Dazu können thermoplastische Kunststoffe, z.B. Polycarbonat, PVC, thermoplastische Elastomere oder Silikone verwendet werden.As an alternative to fixing the side-emitting step index fibers on the carrier element, they can also be embedded in the carrier element and in this way form a composite element made from carrier element and side-emitting step index fibers. This can be done by an injection molding process in which preferably transparent plastic encapsulates the optical fibers. Thermoplastic plastics such as polycarbonate, PVC, thermoplastic elastomers or silicones can be used for this purpose.
Bevorzugt werden die seitenemittierenden Stufenindexfasern auf dem Trägerelement durch Vernähen und/oder Verweben fixiert. Ebenso ist es möglich, die Stufenindexfasern auch miteinander und/oder mit dem Trägerelement zu vernähen. Als Nähgarn können sowohl textile Garne als auch wiederum anorganische Glasfasern verwendet werden.The side-emitting step index fibers are preferably fixed on the carrier element by sewing and / or weaving. It is also possible to sew the step index fibers to one another and / or to the carrier element. Both textile yarns and, in turn, inorganic glass fibers can be used as sewing thread.
Generell kann das Flächengebilde auch durch das Verbinden der erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern mit einem geeigneten Träger erfolgen, beispielsweise durch Verkleben, Laminieren gegebenenfalls zusammen mit einer Folie und/oder andere geeignete Verfahren.In general, the planar structure can also take place by connecting the side-emitting step index fibers according to the invention to a suitable carrier, for example by gluing, laminating, optionally together with a film and / or other suitable methods.
Besonders bevorzugt ist das Trägerelement des erfindungsgemäßen Flächengebildes, auf dem und/oder in dem die seitenemittierenden Stufenindexfasern fixiert sind, transparent und/oder transluzent, damit das Licht durch die Stufenindexfasern emittierbare Licht durch das Trägerelement hindurchtreten kann. Zur Erzielung von Farbeffekten kann das Trägerelement eingefärbt sein.Particularly preferred is the carrier element of the planar structure according to the invention, on which and / or in which the side-emitting step index fibers are fixed, transparent and / or translucent so that the light emitted by the step index fibers can pass through the carrier element. To achieve color effects, the carrier element can be colored.
Zur weiteren Stabilisierung des Flächengebildes ist es in einer weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform auch vorgesehen, dass das Verbundelement aus Trägerelement und seitenemittierenden Stufenindexfasern mit einem Stabilisierungselement verbunden ist.To further stabilize the sheet-like structure, it is also provided in a further preferred embodiment according to the invention that the composite element made up of the carrier element and side-emitting step index fibers is connected to a stabilization element.
Besonders bevorzugt wird das Stabilisierungselement so angeordnet, dass sich die seitenemittierenden Stufenindexfasern zwischen einer Oberfläche des Trägerelements und einer Oberfläche des Stabilisierungselements befinden. Das Stabilisierungselement kann damit auch zum Schutz der Stufenindexfasern beitragen. Bevorzugt wird es rückseitig als eine Deckschicht in Form einer Folie oder einer starren Platte angeordnet.The stabilization element is particularly preferably arranged such that the side-emitting step index fibers are located between a surface of the carrier element and a surface of the stabilization element. The stabilization element can thus also help protect the step index fibers. It is preferably arranged on the back as a cover layer in the form of a film or a rigid plate.
Zur Steigerung der Lichtausbeute ist die den seitenemittierenden Stufenindexfasern zugewandte Seite des Trägerelements und/oder des Stabilisierungselements vorzugsweise so ausgebildet, dass sie das von den seitenemittierenden Stufenindexfasern ausgestrahlte Licht reflektieren kann. Dies bedeutet, dass die den Stufenindexfasern zugewandte Seite des Trägerelements oder des Stabilisierungselements weiß eingefärbt sein kann oder spiegelnd ausgebildet ist. Dies lässt sich beispielsweise besonders einfach erreichen, wenn als Stabilisierungselement Aluminiumfolie verwendet wird. Das Trägerelement besteht in diesem Fall bevorzugt aus einem transparenten und/oder transluzenten Kunststoff wie zum Beispiel Plexiglas. Selbstverständlich ist es auch möglich, weitere Stabilisierungselemente mit dem Verbundelement zu verbinden.To increase the light yield, the side of the carrier element and / or the stabilization element facing the side-emitting step index fibers is preferably designed such that it can reflect the light emitted by the side-emitting step index fibers. This means that the side of the carrier element or of the stabilization element facing the step index fibers can be colored white or has a reflective design. This can be achieved particularly easily, for example, if aluminum foil is used as the stabilizing element. In this case, the carrier element preferably consists of a transparent and / or translucent plastic such as, for example, Plexiglas. Of course, it is also possible to connect further stabilizing elements to the composite element.
Zur Lichteinkopplung sind die Lichtleitfasern mittels einer Lichtleiterbündelung zusammengefasst, wobei die Lichtleiter mittels Endhülsen und/ oder Klebebändern zusammengefasst, in der Regel verklebt und die Endflächen geschliffen und poliert sind, so dass eine optimale Lichteinkopplung erfolgen kann. Zur Steigerung der Leuchtdichte der Abstrahlfläche können die Lichtleitfasern auch beidseitig zusammengefasst sein, so dass eine beidseitige Lichteinkopplung realisiert werden kann.For light coupling, the optical fibers are grouped together by means of a bundle of light guides, the light guides being combined by means of end sleeves and / or adhesive tapes, usually glued, and the end faces being ground and polished so that optimal light coupling can take place. To increase the luminance of the emitting surface, the optical fibers can also be combined on both sides so that light can be coupled in on both sides.
Zum Betreiben des erfindungsgemäßen Flächengebildes kann Licht in die Lichtleitfasern und damit die seitenemittierenden Stufenindexfasern eingekoppelt werden. Als Lichtquelle werden bevorzugt punktförmige Lichtquellen verwendet, die zur optimalen Lichtausbeute das Licht mittels einer Vorsatzoptik derart fokussieren, dass das Licht innerhalb des für die Lichtleitfasern spezifischen Akzeptanzwinkels eingestrahlt wird. Aufgrund ihrer kompakten Bauart und vergleichsweise hohen Lichtausbeute werden insbesondere LEDs, besonders bevorzugt Weißlicht-LEDs oder RGB-LEDs zur Lichteinkopplung vorgeschlagen.
Um Licht in das erfindungsgemäße Flächengebilde einleiten zu können, verfügt es bevorzugt über Maßnahmen zum Anschließen von zumindest einer LED als Lichtquelle. Besonders bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Flächengebilde Maßnahmen zum Anschließen von zumindest einer LED an entgegengesetzten Kanten des Flächengebildes vor, so dass das Licht in die Stirnflächen auf beiden Seiten der Stufenindexfasern einkoppeln kann.To operate the planar structure according to the invention, light can be coupled into the optical fibers and thus into the side-emitting step index fibers. Point-shaped light sources are preferably used as the light source which, for optimal light yield, focus the light by means of an auxiliary lens in such a way that the light is irradiated within the acceptance angle specific for the optical fibers. Due to their compact design and comparatively high light yield, LEDs in particular, particularly preferably white light LEDs or RGB LEDs, are proposed for coupling in light.
In order to be able to introduce light into the planar structure according to the invention, it preferably has measures for connecting at least one LED as a light source. A flat structure according to the invention particularly preferably has measures for connecting at least one LED to opposite edges of the flat structure so that the light can couple into the end faces on both sides of the step index fibers.
Weil die Erzeugung des Streubereichs in der erfindungsgemäßen seitenemittierenden Faser ein schwerwiegendes Problem darstellt, ist ebenfalls die Preform, welche im Herstellungsverfahren eingesetzt wird, ein wesentlicher Teil der Erfindung. Der Begriff „Preform“ ist dem Fachmann auf dem Gebiet des Faserzugs wohlbekannt. Er umfasst das Gebilde, aus welchem die Faser gezogen wird. Eine konventionelle Preform, welche zum Herstellen von Glasfasern ohne seitenemittierende Eigenschaften verwendet wird, besteht in der Regel aus einem Kernstab aus Glas, um den Koaxial ein Hüllrohr aus einem Glas angeordnet ist. Der Kernstab kann durch das Giessen des Glases in eine Form erzeugt werden. Meistens ist eine Nachbearbeitung durch beispielsweise durch Schleifen oder Feuerpolieren notwendig. Das Hüllrohr kann einem Rohrzug entstammen. Verfahren zum Herstellen von Glasrohren sind hinlänglich bekannt. Beim Ausziehen der Preform zur Faser verschmilzt das Hüllrohr mit dem Kernstab, wobei aus dem Kernstab der Faserkern und aus dem Hüllrohr der Mantel gebildet wird. Die Faser weist einen um ein vielfaches kleineren Durchmesser als die Preform auf und aus einer einzigen Preform können auf diese Weise viele Kilometer Faser gezogen werden.Because the generation of the scattering area in the side-emitting fiber according to the invention is a serious problem, the preform which is used in the manufacturing process is also an essential part of the invention. The term “preform” is the expert in the field of Fiber draw is well known. It comprises the structure from which the fiber is drawn. A conventional preform, which is used to manufacture glass fibers without side-emitting properties, generally consists of a core rod made of glass, around which a cladding tube made of glass is arranged coaxially. The core rod can be created by pouring the glass into a mold. Post-processing, for example by grinding or fire polishing, is usually necessary. The cladding tube can come from a tube train. Processes for manufacturing glass tubes are well known. When the preform is pulled out to form the fiber, the cladding tube fuses with the core rod, the fiber core being formed from the core rod and the jacket being formed from the cladding tube. The diameter of the fiber is many times smaller than that of the preform, and many kilometers of fiber can be drawn from a single preform in this way.
Eine erfindungsgemäße Preform zum Herstellen einer erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser beinhaltet einen Kernstab aus anorganischem Glas mit dem Brechungsindex n1 und ein Hüllrohr aus einem anorganischen Glas mit dem Brechungsindex n2, wobei das Hüllrohr den Kernstab entlang der Kernstabachse umschließt. Zwischen Kernstab und Hüllrohr ist parallel zur Kernstabachse zumindest ein Inlaystab aus einem anorganischen Glas angeordnet, das im wesentlichen den Brechungsindex n1 aufweist und in welches Streupartikel eingelagert sind. Aus den Inlaystäben werden während des Faserziehens die Streubereiche gebildet.A preform according to the invention for producing a side-emitting step index fiber according to the invention includes a core rod made of inorganic glass with the refractive index n 1 and a cladding tube made of an inorganic glass with the refractive index n 2 , the cladding tube enclosing the core rod along the core rod axis. At least one inlay rod made of an inorganic glass, which essentially has the refractive index n 1 and in which scattering particles are embedded, is arranged between the core rod and the cladding tube, parallel to the core rod axis. The scattering areas are formed from the inlay rods during the fiber drawing.
Bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Preform zwischen Kernstab und Hüllrohr 5 bis 100 Inlaystäbe auf, die parallel zur Kernstabachse angeordnet sind. Die Inlaystäbe können im wesentlichen mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sein. Allerdings ist die genaue Positionierung der Inlaystäbe in der Preform nicht unbedingt wesentlich für das spätere Erscheinungsbild des beschriebenen Faserbündels, da sich durch ungenaue Positionierung ergebene Inhomogenitäten durch die Vielzahl der in dem Faserbündel vorliegenden seitenemittierenden Fasern gegenseitig aufheben.A preform according to the invention preferably has 5 to 100 inlay rods between the core rod and the cladding tube, which are arranged parallel to the core rod axis. The inlay rods can be arranged at substantially the same distances from one another. However, the exact positioning of the inlay rods in the preform is not necessarily essential for the later appearance of the fiber bundle described, since inhomogeneities resulting from inaccurate positioning cancel each other out due to the large number of side-emitting fibers present in the fiber bundle.
Bevorzugt werden für die Preform Inlaystäbe verwendet, deren Durchmesser von 0,2 mm bis 2 mm beträgt.Inlay rods with a diameter of 0.2 mm to 2 mm are preferably used for the preform.
Der Durchmesser der Streupartikel in einem Inlaystab kann bevorzugt von 10 nm bis 2000 nm betragen, besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 1200 nm.The diameter of the scattering particles in an inlay rod can preferably be from 10 nm to 2000 nm, particularly preferably between 100 nm and 1200 nm.
Die Streupartikel, welche in das Material des Inlayrohres eingelagert sind, beinhalten bevorzugt SiO2 und/oder SiN und/oder BaO und/oder MgO und/oder ZnO und/oder Al2O3 und/oder AIN und/oder TiO2 und/oder ZrO2 und/oder Y2O3 und/oder die Metalle dieser Oxide alleine und/oder BN und/oder B2O3 und/oder Ru und/oder Os und/oder Rh und/oder Ir und/oder Ag und/oder Au und/oder Pd und/oder Pt und/oder diamantartigem Kohlenstoff und/oder Glaskeramik-Partikel.The scattering particles that are embedded in the material of the inlay tube preferably contain SiO 2 and / or SiN and / or BaO and / or MgO and / or ZnO and / or Al 2 O 3 and / or AlN and / or TiO 2 and / or ZrO 2 and / or Y 2 O 3 and / or the metals of these oxides alone and / or BN and / or B 2 O 3 and / or Ru and / or Os and / or Rh and / or Ir and / or Ag and / or Au and / or Pd and / or Pt and / or diamond-like carbon and / or glass ceramic particles.
Ihre Konzentration in dem zumindest einen Inlaystab beträgt bevorzugt zwischen 10 ppm und 1000 ppm, besonders bevorzugt zwischen 20 ppm und 100 ppm.Their concentration in the at least one inlay rod is preferably between 10 ppm and 1000 ppm, particularly preferably between 20 ppm and 100 ppm.
Zum Herstellen der erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser wird zunächst zumindest eine zuvor beschriebene Preform als Zwischenprodukt hergestellt. Dazu wird ein Kernstab aus einem anorganischen Glas mit dem Brechungsindex n1 bereitgestellt, um den Kernstab herum wird zumindest ein Inlaystab aus einem anorganischen Glas mit dem Brechungsindex n1 parallel zu der Kernstabachse angeordnet. In das Glas des Inlaystabes und/oder der Inlaystäbe sind die zuvor beschriebenen Streupartikel eingelagert. Um Kernstab und Inlaystäbe herum wird daraufhin ein Hüllrohr aus einem anorganischen Glas mit dem Berechungsindex n2 angeordnet, so dass sich der Kernstab und der Inlaystab und/oder die Inlaystäbe innerhalb des Hüllrohres befinden. Es ist allerdings auch möglich, den oder die Inlaystäbe nach der Anordnung von Kernstab und Inlaystab in dem Zwischenraum zwischen Kernstab und Hüllrohr anzuordnen. Die so erhaltene Preform wird anschließend in einem Heizaggregat befestigt, in diesem erwärmt und in dem Fachmann bekannter Weise zu einer Glasfaser ausgezogen.To produce the side-emitting step index fiber according to the invention, at least one preform described above is first produced as an intermediate product. For this purpose, a core rod made of an inorganic glass with the refractive index n 1 is provided, around the core rod at least one inlay rod made of an inorganic glass with the refractive index n 1 is arranged parallel to the core rod axis. The previously described scattering particles are embedded in the glass of the inlay rod and / or the inlay rods. A cladding tube made of an inorganic glass with the refractive index n 2 is then arranged around the core rod and inlay rods, so that the core rod and the inlay rod and / or the inlay rods are located within the cladding tube. However, it is also possible to arrange the inlay rod or rods after the arrangement of the core rod and inlay rod in the space between the core rod and the cladding tube. The preform obtained in this way is then fastened in a heating unit, heated in this and drawn into a glass fiber in a manner known to the person skilled in the art.
Während des Faserzugs verschmelzen der Kern, und der jeweilige Inlaystab an der Grenzfläche zwischen Kern und Inlaystab. Der Inlaystab wird dabei auch umgeformt, d.h. falls er in der Preform einen runden Durchmesser aufwies, bildet er nach dem Faserzug einen flachen, leicht gewölbten Bereich auf der Kernumfangsfläche. Sind in diesem Bereich die Streupartikel eingelagert, wird so ein entlang der Faserachse ausgedehnter Streubereich erzeugt. Die Streupartikel werden auf diese Weise sozusagen auf bestimmten Bereichen der Kernumfangsfläche verteilt. Verschmelzen mehrere Inlaystäbe miteinander, ist es möglich, dass der Streubereich den Kern der Faser vollumfänglich, d.h. auf seiner gesamten Umfangsfläche, umschließt.During the fiber draw, the core and the respective inlay rod fuse at the interface between the core and inlay rod. The inlay rod is also reshaped, i.e. if it had a round diameter in the preform, it forms a flat, slightly curved area on the circumferential surface of the core after the fiber has been drawn. If the scattering particles are embedded in this area, a scattering area that is extended along the fiber axis is generated. The scattering particles are distributed in this way, so to speak, on certain areas of the core circumferential surface. If several inlay rods fuse with one another, it is possible that the scattered area completely surrounds the core of the fiber, i.e. over its entire circumferential surface.
Die Temperatur, bei welcher der Faserzug erfolgt, wird Ziehtemperatur genannt und liegt oberhalb der Erweichungstemperatur des Glases, aus welchem das Hüllrohr besteht. Üblicherweise werden für den Kern Gläser verwendet, welche eine niedrigere Erweichungstemperatur aufweisen als das Glas des Hüllrohres, damit während der Erwärmung im Heizaggregat auch im Kernstab eine Temperatur erreicht wird, welche oberhalb der Erweichungstemperatur des Glases des Kernstabs liegt. Allerdings sind auch Heizverfahren bekannt, welche es ermöglichen, dass die Erweichungstemperatur des Kernstabs oberhalb der des Hüllrohrs liegen kann. Bevorzugt liegt die Ziehtemperatur auch über der Erweichungstemperatur des höchstschmelzenden Glases, welches in der Preform Verwendung findet. Über das Einstellen der Ziehtemperatur wird die Viskosität des Glases während des Faserzugs so beeinflusst, dass im Zusammenspiel mit der Ziehgeschwindigkeit eine Faser der gewünschten Dicke erhalten werden kann.The temperature at which the fibers are drawn is called the drawing temperature and is above the softening temperature of the glass from which the cladding tube is made. Usually glasses are used for the core which have a lower softening temperature than the glass of the cladding tube, so that a temperature is reached in the core rod during the heating in the heating unit which is above the softening temperature of the glass of the core rod. However, heating methods are also known which enable the softening temperature of the core rod to be above that of the cladding tube. The drawing temperature is preferably also above the softening temperature of the highest melting glass which is used in the preform. Adjusting the drawing temperature influences the viscosity of the glass during fiber drawing in such a way that, in conjunction with the drawing speed, a fiber of the desired thickness can be obtained.
Die Inlaystäbe, in welche die Streupartikel eingelagert sind, müssen wie zuvor beschrieben im wesentlichen den gleichen Brechungsindex aufweisen wie der Kernstab. Dies ist am einfachsten dadurch zu erreichen, dass das gleiche Glas für Kernstab und Inlaystäbe verwendet wird. Abweichungen der Brechungsindices von Kernstab und Inlaystab und somit von Faserkern und Matrixglas des Streubereichs, die durch Variationen in der Produktion des Glases auftreten können, sind von der Erfindung selbstverständlich ebenfalls umfasst.The inlay rods in which the scattering particles are embedded must, as described above, have essentially the same refractive index as the core rod. The easiest way to achieve this is to use the same glass for the core rod and inlay rods. Deviations in the refractive indices of the core rod and inlay rod and thus of the fiber core and matrix glass of the scattering area, which can occur due to variations in the production of the glass, are of course also covered by the invention.
Um die vorgenannten diskreten, sich entlang der Faserachse erstreckenden, aber die Kernumfangsfläche nicht vollständig umschließenden Streubereiche zu erhalten, sieht es das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass beim Ausziehen der Preform zumindest ein Inlaystab mit dem Kernstab verschmilzt. Wird mehr als ein Inlaystab verwendet, werden sie so angeordnet, dass sie nicht vollständig miteinander verschmelzen können. Es ist allerdings auch möglich, dass die Inlaystäbe so angeordnet werden, dass manche miteinander verschmelzen, andere hingegen nicht. Auf diese Weise können unterschiedlich breite diskrete Streubereiche entlang der Faserachse erzeugt werden.In order to obtain the aforementioned discrete scattering areas extending along the fiber axis but not completely surrounding the core circumferential surface, the method according to the invention provides that at least one inlay rod fuses with the core rod when the preform is pulled out. If more than one inlay rod is used, they are arranged in such a way that they cannot completely fuse with one another. However, it is also possible that the inlay rods are arranged in such a way that some merge with one another, while others do not. In this way, discrete scattering areas of different widths can be generated along the fiber axis.
Es ist allerdings auch möglich, dass ein Streubereich erzeugt werden soll, der den Kern entlang der Faserachse vollumfänglich umschließt. Der Streubereich belegt dann sozusagen die gesamte Kernumfangsfläche. Dies wird durch das Verfahren dadurch erreicht, wenn eine Mehrzahl von Inlaystäben verwendet und so in der Preform angeordnet wird, dass sie beim Ausziehen der Preform sowohl mit dem Kernstab als auch miteinander verschmelzen. Die Dicke des Streubereichs ist dabei durch Anzahl und Durchmesser der Inlaystäbe einstellbar.However, it is also possible that a scatter area is to be generated which completely surrounds the core along the fiber axis. The scatter area then, so to speak, occupies the entire circumferential area of the core. This is achieved by the method when a plurality of inlay rods are used and arranged in the preform in such a way that they fuse both with the core rod and with one another when the preform is pulled out. The thickness of the scatter area can be adjusted by the number and diameter of the inlay rods.
Bevorzugt wird beim Ausziehen der Faser aus der Preform an diese ein Unterdruck angelegt, d.h. in den Zwischenräumen der Preform wird ein Druck erzeugt, der niedriger ist als der Druck des die Preform umgebenden Mediums. Dadurch wird beim Ziehprozeß das Anlegen des Hüllrohrs bzw. des Mantels an den Kernstab bzw. den Faserkern und/oder die Inlaystäbe bzw. den Streubereich unterstützt. Dieser Verfahrensaspekt unterstützt beim Faserzug das Anlegen des Mantels an Streubereich und/oder Kern und trägt somit dazu bei, in den ausgezogenen Fasern unerwünschte Zwischenräume zu vermeiden.When the fiber is pulled out of the preform, a vacuum is preferably applied to it, i.e. a pressure is generated in the interstices of the preform which is lower than the pressure of the medium surrounding the preform. In this way, during the drawing process, the application of the cladding tube or the jacket to the core rod or the fiber core and / or the inlay rods or the scattered area is supported. This aspect of the method supports the application of the cladding to the scattered area and / or core during fiber draw and thus helps to avoid undesired gaps in the drawn fibers.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für das Hüllrohr ein Glas verwendet wird, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des verwendeten Kernglases. Das Kernglas ist das Glas, aus welchem der Kernstab und somit der Faserkern bestehen. Wie zuvor beschrieben wird damit erreicht, dass der Mantel eine Spannung auf den Faserkern und/oder den oder die Streubereiche ausübt, so dass die resultierende Faser eine erhöhte Bruchfestigkeit aufweist.In a preferred embodiment of the method according to the invention, a glass is used for the cladding tube, the coefficient of thermal expansion of which is smaller than the coefficient of thermal expansion of the core glass used. The core glass is the glass from which the core rod and thus the fiber core are made. As described above, this ensures that the cladding exerts a tension on the fiber core and / or the scattered area (s), so that the resulting fiber has an increased breaking strength.
Besonders bevorzugt findet das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung in einer Vielfaserziehanlage. In einer Vielfaserziehanlage werden aus einer Mehrzahl von Preformen gleichzeitig eine entsprechende Anzahl von Fasern gezogen. Auf diese Weise lassen sich effizient Faserbündel herstellen. Eine Vielfaserziehanlage ist beispielsweise in den deutschen Patentschriften
Das so erhaltene Faserbündel kann entweder weiterverarbeitet oder mit weiteren Faserbündeln mit oder ohne seitenemittierende Eigenschaften zu einem größeren Faserbündel weiterverarbeitet werden. Zum Schutz des Faserbündels sieht es eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass um das Faserbündel ein äußerer Mantel aus einem transparenten und/oder transluzenten Kunststoff extrudiert wird. Bevorzugt ist der verwendete Kunststoff flammfest.The fiber bundle obtained in this way can either be further processed or further processed with further fiber bundles with or without side-emitting properties to form a larger fiber bundle. To protect the fiber bundle, a particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides that an outer jacket made of a transparent and / or translucent plastic is extruded around the fiber bundle. The plastic used is preferably flame-resistant.
Alternativ kann das Faserbündel mit Glasfasern umgeben werden, welche einen äußeren nicht-brennbaren transparenten und/oder transluzenten Mantel um das Faserbündel bilden. Dies kann durch das Umschlingen mit anderen Glasfasern oder das Umlegen mit einem Gewebe aus Glasfasern erfolgen.Alternatively, the fiber bundle can be surrounded with glass fibers, which form an outer, non-combustible, transparent and / or translucent jacket around the fiber bundle. This can be done by looping around with other glass fibers or by wrapping a fabric made of glass fibers.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße seitenemittierenden Stufenindexfaser zusammen mit anderen Lichtleitern und/oder anderen seitenemittierenden Stufenindexfasern in einem Faserbündel verwendet, welches wie zuvor beschrieben von einem äußeren transparenten und/oder transluzenten Mantel umgeben ist.The side-emitting step index fiber according to the invention is preferably used together with other light guides and / or other side-emitting step index fibers in a fiber bundle which, as described above, is surrounded by an outer transparent and / or translucent jacket.
Um starre Faserbündel zu erzeugen, werden die Preformen nicht wie im Falle der flexiblen Faserbündel zu Fasern mit Durchmessern von typischerweise 50 µm bis 150 µm ausgezogen, sondern zu Faserstäben von etwa 0,5 mm bis 1 mm Durchmesser. Danach werden etwa 200 bis 10000 dieser Faserstäbe in ein Mantelrohr dicht gepackt, dessen Durchmesser von etwa 10 mm bis 60 mm betragen kann, und zu einem starren Faserbündel mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 20 mm ausgezogen. Dieses Faserbündel weist im wesentlichen die gleichen seitenemittierenden Eigenschaften wie ein flexibles Faserbündel auf. Daraus ergeben sich vor allem Einsatzmöglichkeiten bis typischerweise etwa 2 m Länge für exakt gerade Beleuchtungen. Durch thermische Umformung, beispielsweise Biegen und/oder Pressen, können aus den geraden Faserstäben zweidimensionale oder dreidimensionale Objekte hergestellt werden. Diese können alle im folgenden genannten Beleuchtungslösungen sein, aber auch Schriftzüge o.ä.. Auch ist die Herstellung von flachen Faserstäben oder allgemein von unrunden starren Faserstäben oder Platten ist möglich. Sowohl Faserbündel aus Faserstäben als auch aus flexiblen Fasern sind im Sinne der Erfindung von dem Begriff Faserbündel umfasst.In order to produce rigid fiber bundles, the preforms are not drawn into fibers with diameters of typically 50 μm to 150 μm, as is the case with flexible fiber bundles, but rather into fiber rods with a diameter of approximately 0.5 mm to 1 mm. Then about 200 to 10,000 of these fiber rods are tightly packed in a jacket tube, the diameter of which can be about 10 mm to 60 mm, and drawn out to form a rigid fiber bundle with a diameter of about 0.5 mm to 20 mm. This fiber bundle has essentially the same side-emitting properties as a flexible fiber bundle. This primarily results in possible uses of up to typically around 2 m in length for precisely straight lighting. By thermal deformation, for example bending and / or pressing, two-dimensional or three-dimensional objects can be produced from the straight fiber rods. These can be all of the lighting solutions mentioned below, but also lettering or the like. The production of flat fiber rods or generally non-circular, rigid fiber rods or plates is also possible. Both fiber bundles made of fiber rods and also made of flexible fibers are encompassed by the term fiber bundle for the purposes of the invention.
Ein erfindungsgemäßes Faserbündel kann für die akzentuierte Beleuchtung von Innenräumen und/oder Fassaden in der Architektur verwendet werden. Bevorzugt werden dabei die Faserbündel entlang von Konturen von Innenraumbestandteilen, beispielsweise Durchgängen, Trägerelementen, Umrissen von Gebäuden etc. angebracht und an geeignete Lichtquellen angeschlossen. So ist es möglich, die Konturen eines Gebäudes oder Gebäudeteile durch das Faserbündel mit seitenemittierenden Fasern nachzustellen und eine linienförmige Lichtquelle zu realisieren.A fiber bundle according to the invention can be used for the accent lighting of interiors and / or facades in architecture. The fiber bundles are preferably attached along the contours of interior components, for example passages, support elements, outlines of buildings, etc., and are connected to suitable light sources. It is thus possible to simulate the contours of a building or parts of a building using the fiber bundle with side-emitting fibers and to realize a linear light source.
Besonders bevorzugt wird das Faserbündel beinhaltend die erfindungsgemäßen seitenemittierenden Fasern für die akzentuierte Beleuchtung von Innenräumen von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen, Flugzeugen, Schiffen und/oder Zügen eingesetzt. Dabei kann das Faserbündel an beliebigen Stellen angebracht oder in Konturen dieser Innenräume eingelegt werden. Wird Licht in das Faserbündel eingekoppelt, erscheint dieses bevorzugt als leuchtendes Band oder leuchtende Linie entlang dieser Konturen. Dadurch, dass das Faserbündel so ausgestaltet werden kann, dass es nur flammfeste Stoffe beinhaltet, kann es selbst sehr strenge Brandsicherheitsbestimmungen erfüllen. Das macht es für den Einsatz in Fahrzeugen aller Art besonders geeignet. In Automobilen kann ein bevorzugter Anbringungsort eines erfindungsgemäßen Faserbündels beispielsweise eine Türinnenverkleidung sein, in welcher die Kontur der Vertiefungen der Türöffner, Armauflage, der Übergänge im Verkleidungsmaterial etc. auf diese Weise hervorgehoben werden können. Bei Flugzeugen und Schiffen bietet sich die Anbringung entlang der Fensterbänder, Handgepäckfächer etc. an. In Flugzeugen und Schiffen kann das erfindungsgemäße Faserbündel vorteilhaft zur Markierung von Fluchtwegen eingesetzt werden.The fiber bundle containing the side-emitting fibers according to the invention is particularly preferably used for the accentuated lighting of interiors of vehicles, in particular automobiles, aircraft, ships and / or trains. The fiber bundle can be attached at any point or inserted into the contours of these interiors. If light is coupled into the fiber bundle, it preferably appears as a luminous band or luminous line along these contours. Because the fiber bundle can be designed in such a way that it only contains flame-retardant substances, it can even meet very strict fire safety regulations. This makes it particularly suitable for use in all types of vehicles. In automobiles, a preferred place of attachment of a fiber bundle according to the invention can be, for example, a door lining, in which the contour of the recesses of the door opener, armrest, the transitions in the lining material, etc. can be emphasized in this way. On airplanes and ships, it can be attached along the ribbon windows, hand luggage compartments, etc. The fiber bundle according to the invention can advantageously be used for marking escape routes in aircraft and ships.
Ebenso bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Faserbündels als Teil von Möbeln, insbesondere von Sitzmöbeln, Fahrzeugsitzen, Wohnlandschaften und/oder Küchen. Wird das Faserbündel beispielsweise in die Nähte von Sitzmöbeln wie Sessel, Sofas, Stühle etc. eingearbeitet, können die Konturen dieser Möbel bei Beleuchtung des Faserbündels als leuchtendes Band akzentuiert werden. Bei der Integration in Regale, Schränke lassen sich auf diese Weise ganze Wohnlandschaften mit gezielten Lichteffekten gestalten.It is also preferred to use the fiber bundle according to the invention as part of furniture, in particular seating furniture, vehicle seats, living spaces and / or kitchens. If the fiber bundle is worked into the seams of seating furniture such as armchairs, sofas, chairs, etc., the contours of this furniture can be accentuated as a luminous band when the fiber bundle is illuminated. When integrating into shelves, cupboards, entire living landscapes can be designed with targeted lighting effects in this way.
Insbesondere im Automobilbau, werden zunehmend auch die Scheinwerfer dazu eingesetzt, durch besondere Beleuchtungseinrichtungen einen Wiedererkennungswert des Herstellers zu erzeugen. Daher weisen manche Automobilscheinwerfer Standlichtringe auf, welche das Abblendlicht umgeben und bei eingeschaltetem Licht als weitgehend homogen leuchtender Ring erscheinen. Andere Hersteller setzen beispielsweise ein Band von LEDs in ihren Scheinwerfern ein. Das erfindungsgemäße Faserbündel wird bevorzugt in Scheinwerfern eingesetzt, insbesondere von Fahrzeugscheinwerfer aller Art, besonders bevorzugt in Scheinwerfern von Automobilen. Das erfindungsgemäße Faserbündel ermöglicht es, beliebige bevorzugt homogen leuchtende Strukturen in Scheinwerfern zu erzeugen. Aus verschiedenen Gründen finden LEDs auch zunehmend Anwendungen in Automobilscheinwerfern. Gegenüber in Bändern angeordneten LEDs hat diese erfindungsgemäße Verwendung den Vorteil, dass wenige LEDs ausreichen, um die Beleuchtung herzustellen. Darüber hinaus sind gegenüber einem Band aus LEDs keine einzelnen Lichtpunkte sichtbar, was auch aus Designgründen bevorzugt werden kann. Auch können ein oder mehrere LEDs in die Stirnfläche des erfindungsgemäßen Faserbündels eingekoppelt werden. Im Sinne der erfindungsgemäßen Verwendung ist die Funktion als Positionslicht innerhalb von Scheinwerfern umfasst, welches wiederum beispielsweise die Anwendungen als Standlicht und als Tagfahrlicht beinhalten.In the automotive industry in particular, headlights are also increasingly being used to create a recognition value for the manufacturer through special lighting devices. For this reason, some automobile headlights have parking light rings which surround the low beam and appear as a largely homogeneously glowing ring when the lights are switched on. For example, other manufacturers use a band of LEDs in their headlights. The fiber bundle according to the invention is preferably used in headlights, in particular vehicle headlights of all types, particularly preferably in headlights of automobiles. The fiber bundle according to the invention makes it possible to produce any desired, preferably homogeneously luminous structures in headlights. For various reasons, LEDs are also finding increasing use in automobile headlights. Compared to LEDs arranged in strips, this use according to the invention has the advantage that a few LEDs are sufficient to produce the lighting. In addition, compared to a strip of LEDs, no individual light points are visible, which can also be preferred for design reasons. One or more LEDs can also be installed in the end face of the inventive Fiber bundle are coupled. In terms of the use according to the invention, the function as position light is included within headlights, which in turn include, for example, applications as parking lights and daytime running lights.
Eine weitere bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Faserbündels ist die Konturbeleuchtung von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen, Flugzeugen, Schiffen und/oder Zügen. Diese Konturbeleuchtung kann gegebenenfalls bei den entsprechenden Fahrzeugen die vorgeschriebenen Positionslichter ersetzen oder ergänzen und so zur Verkehrssicherheit beitragen.Another preferred use of the fiber bundle according to the invention is the contour lighting of vehicles, in particular automobiles, airplanes, ships and / or trains. This contour lighting can, if necessary, replace or supplement the prescribed position lights in the corresponding vehicles and thus contribute to road safety.
Bevorzugt ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Faserbündels zur Beleuchtung von Landebahnen für Luftfahrzeuge, beispielsweise Flugzeuge, Hubschrauber, Luftschiffe etc.. Bisher werden Landebahnen durch eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Glühlampen beleuchtet. Diese haben eine begrenzte Lebenszeit, weshalb in einer solchen Reihe immer wieder die ausgefallenen Glühlampen im laufenden Betrieb des Flughafens ersetzt werden müssen. Wird das erfindungsgemäße Faserbündel entlang der Landebahnen und/oder auch in deren Mitte angeordnet, wird eine linienförmige leuchtende Struktur erzeugt, welche die Lage der Landebahn bei Dunkelheit und/oder schlechten Sichtverhältnissen markiert. Die Beleuchtungsquelle kann das Licht in die Faserbündel an wenigen zentralen Stellen einkoppeln, die sich noch nicht einmal in unmittelbarer Nähe der Landebahn befinden müssen. Das erfindungsgemäße Faserbündel ist weitestgehend wartungsfrei, so dass sich die Wartung dieser Landebahnbeleuchtung auf die wenigen eingesetzten Lichtquellen beschränkt. Auf diese Weise können beispielsweise die Start- und Landepisten von Flughäfen markiert werden, aber auch die von Flugzeugträgern, Hubschrauberlandeplätzen und anderen Luftfahrzeugen markiert werden.The use of the fiber bundle according to the invention for illuminating runways for aircraft, for example aircraft, helicopters, airships, etc., is also preferred. So far, runways have been illuminated by a large number of incandescent lamps arranged in a row. These have a limited lifespan, which is why the failed light bulbs in such a row have to be replaced again and again while the airport is in operation. If the fiber bundle according to the invention is arranged along the runway and / or also in the center thereof, a linear, luminous structure is generated which marks the position of the runway in the dark and / or in poor visibility. The lighting source can couple the light into the fiber bundle at a few central points that do not even have to be in the immediate vicinity of the runway. The fiber bundle according to the invention is largely maintenance-free, so that the maintenance of this runway lighting is limited to the few light sources used. In this way, for example, the runways of airports can be marked, but also those of aircraft carriers, helipads and other aircraft can be marked.
Eine andere bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Flächengebildes ist die Hintergrundbeleuchtung von Displays. Displays können Anzeigeeinrichtungen aller Art sein, bevorzugt aber Flachbildschirme, beispielsweise Computermonitore, Flachbildfernseher und die Displays von Mobiltelefonen und PDAs (Personal Digital Assistants). Bisher werden großformatige Displays, welche eine Hintergrundbeleuchtung benötigen, von Leuchtstoffröhren beleuchtet, welche am Rand des Displays oder aber hinter der Anzeigefläche des Displays angeordnet sind. Eine möglichst homogene Ausleuchtung der Anzeigefläche wird erwünscht, weshalb sich zwischen Leuchtstoffröhren und Anzeigefläche üblicherweise eine Diffusorplatte befindet, welche das von den Leuchtstoffröhren emittierte Licht homogenisiert. In Diffusorplatten kann das Licht auch seitlich eingekoppelt werden, beispielsweise wenn die Leuchtstoffröhren am Rande des Displays angeordnet sind. Die Diffusorplatte wirkt dann als Lichtleiter. Bei kleineres Displays, beispielsweise Displays von Mobiltelefonen und/oder PDAs, wird üblicherweise Licht von LEDs seitlich in die Diffusorplatte eingekoppelt. Bei größeren Displays findet die LED-Beleuchtung bisher noch keine nennenswerte Anwendung, obwohl sie kostengünstiger wäre als die Beleuchtung mit Leuchtstoffröhren, weil damit bisher noch keine ausreichend homogen beleuchtete Leichtfläche realisiert werden konnte. Abhilfe können die erfindungsgemäßen seitenemittierenden Faserbündel schaffen. Werden sie in geeigneten Strukturen hinter der Anzeigefläche verlegt, je nach Bedarf hinter eine Diffusorplatte oder aber auch ohne, können LEDs Licht in die Stirnflächen der Faserbündel einkoppeln, so dass die oder das Faserbündel mit seitenemittierenden Eigenschaften für die Hintergrundbeleuchtung des Displays sorgt. Wird die Anordnung des Faserbündels mit dem Intensitätsverlauf des seitlich emittierten Lichts abgeglichen, lässt sich so kosteneffizient auch eine großflächige homogene Hintergrundbeleuchtung für Displays erzielen.Another preferred application of the planar structure according to the invention is the backlighting of displays. Displays can be display devices of all kinds, but preferably flat screens, for example computer monitors, flat screen televisions and the displays of cell phones and PDAs (Personal Digital Assistants). So far, large-format displays that require backlighting have been illuminated by fluorescent tubes which are arranged on the edge of the display or behind the display surface of the display. The most homogeneous possible illumination of the display surface is desired, which is why there is usually a diffuser plate between the fluorescent tubes and the display surface, which homogenizes the light emitted by the fluorescent tubes. The light can also be coupled in from the side in diffuser plates, for example if the fluorescent tubes are arranged on the edge of the display. The diffuser plate then acts as a light guide. In the case of smaller displays, for example displays of cell phones and / or PDAs, light from LEDs is usually coupled laterally into the diffuser plate. With larger displays, LED lighting has not yet been used to any significant extent, although it would be more cost-effective than lighting with fluorescent tubes, because it has not yet been possible to achieve a sufficiently homogeneously illuminated light surface. The side-emitting fiber bundles according to the invention can provide a remedy. If they are laid in suitable structures behind the display surface, behind or without a diffuser plate as required, LEDs can couple light into the end faces of the fiber bundles so that the fiber bundle or bundles with side-emitting properties provide the background lighting for the display. If the arrangement of the fiber bundle is compared with the intensity profile of the laterally emitted light, a large-area, homogeneous background lighting for displays can also be achieved in a cost-effective manner.
Alle vorgenannten Anwendungen sind ebenso möglich mit einem solchen Flächengebilde. Insbesondere kann ein solches Flächengebilde auch als Teil der Sitzfläche von Sitzmöbeln ausgeführt werden, aber auch von Bekleidung und allen für Textilien bekannten Anwendungen.All of the aforementioned applications are also possible with such a flat structure. In particular, such a flat structure can also be designed as part of the seat of seating furniture, but also of clothing and all known uses for textiles.
Die Erfindung wird weiterhin anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es stellen dar:
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1a : den Längsschnitt entlang der Faserachse einer nicht seitenemittierenden Stufenindexfaser aus dem Stand der Technik. -
1b : den Querschnitt einer nicht seitenemittierenden Stufenindexfaser aus dem Stand der Technik. -
2a : den Längsschnitt entlang der Faserachse einer seitenemittierenden Stufenindexfaser mit den Kern vollumfänglich umschließendem Streubereich. -
2b : den Querschnitt einer seitenemittierenden Stufenindexfaser mit den Kern vollumfänglich umschließendem Streubereich. -
3a : den Längsschnitt entlang der Faserachse einer seitenemittierenden Stufenindexfaser mit Streubereichen, die den Kern in Teilbereichen entlang der Faserachse vollumfänglich umschließen. -
3b : den Querschnitt einer seitenemittierenden Stufenindexfaser mit Streubereichen, die den Kern in Teilbereichen entlang der Faserachse vollumfänglich umschließen. -
4a : den Längsschnitt entlang der Faserachse einer erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser mit diskreten Streubereichen, die sich auf einem Teilbereich des Kernumfangs entlang der Faserachse erstrecken. -
4b : den Querschnitt einer erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser mit diskreten Streubereichen, die sich auf einem Teilbereich des Kernumfangs entlang der Faserachse erstrecken. -
5a : den Längsschnitt entlang der Faserachse einer erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser mit diskreten Streubereichen, die sich jeweils auf einem Teilbereich des Kernumfangs auf Teilbereichen entlang der Faserachse erstrecken. -
5b : den Querschnitt einer erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser mit diskreten Streubereichen, die sich jeweils auf einem Teilbereich des Kernumfangs auf Teilbereichen entlang der Faserachse erstrecken. -
6a : eine erfindungsgemäße Preform zum Herstellen einer seitenemittierenden Stufenindexfaser. -
6b : ein Faserbündel beinhaltend seitenemittierenden Stufenindexfasern. -
7 : das Schema einer Vielfaserziehanlage. -
8 : einen Schnitt quer zur Faserachse durch ein erfindungsgemäßes Flächengebilde, bei dem die seitenemittierenden Stufenindexfasern zwischen einem Trägerelement und einem Stabilisierungselement fixiert sind. -
9 : einen Schnitt quer zur Faserachse durch ein alternatives erfindungsgemäßes Flächengebilde, bei dem die seitenemittierenden Stufenindexfasern in einem Trägerelement eingelagert sind. -
10 : einen Schnitt quer zur Faserachse durch ein erfindungsgemäßes Flächengebilde, bei dem die seitenemittierenden Stufenindexfasern als Faserbündel auf einem Trägerelement fixiert sind und das Gebilde in einem Gehäuse gekapselt ist. -
11 : ein Flächengebilde mit Maßnahmen zum Anschließen von Lichtquellen -
12 : den schematischen Schnitt durch ein Display beinhaltend ein erfindungsgemäßes Flächenelement zur Hintergrundbeleuchtung des Displays. -
13 :ein Flächengebilde entsprechend 11 , jedoch mit Maßnahmen zum Anschließen von Lichtquellen an beidem Stirnflächen der seitenemittierenden Stufenindexfasern. -
14 : einen Flugzeuginnenraum mit Anwendungen von Faserbündeln mit seitenemittierenden Eigenschaften. -
15a : einen Automobilscheinwerfer mit Faserbündeln mit seitenemittierenden Eigenschaften. - Fig, 15b: einen weiteren Automobilscheinwerfer mit Faserbündeln mit seitenemittierenden Eigenschaften.
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16 : ein Gebäude mit einer akzentuiert leuchtenden Spitze. -
17 : die Landebahn eines Flughafens mit leuchtender Landebahnmarkierung. -
18 : Messkurven der Helligkeitsverteilung erfindungsgemäßer seitenemittierender Stufenindexfasern im Vergleich zum Stand der Technik. -
19 : Messkurven der spektralen Transmission erfindungsgemäßer seitenemittierender Stufenindexfasern.
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1a : the longitudinal section along the fiber axis of a non-side-emitting step index fiber from the prior art. -
1b : the cross-section of a non-side-emitting step index fiber from the prior art. -
2a : the longitudinal section along the fiber axis of a side-emitting step-index fiber with the scattering area completely surrounding the core. -
2 B : the cross-section of a side-emitting step-index fiber with the scattering area completely surrounding the core. -
3a : the longitudinal section along the fiber axis of a side-emitting step index fiber with scattering areas that completely surround the core in partial areas along the fiber axis. -
3b : the cross-section of a side-emitting step index fiber with scattering areas that completely surround the core in partial areas along the fiber axis. -
4a : the longitudinal section along the fiber axis of a side-emitting step-index fiber according to the invention with discrete scattering areas which extend on a partial area of the core circumference along the fiber axis. -
4b : the cross-section of a side-emitting step index fiber according to the invention with discrete scattering areas which extend on a partial area of the core circumference along the fiber axis. -
5a : the longitudinal section along the fiber axis of a side-emitting step-index fiber according to the invention with discrete scattering areas, which each extend on a sub-area of the core circumference on sub-areas along the fiber axis. -
5b : the cross-section of a side-emitting step index fiber according to the invention with discrete scattering areas, each of which extends on a sub-area of the core circumference on sub-areas along the fiber axis. -
6a : a preform according to the invention for producing a side-emitting step index fiber. -
6b : a fiber bundle including side-emitting step-index fibers. -
7th : the scheme of a multi-fiber drawing machine. -
8th : a section transverse to the fiber axis through a flat structure according to the invention, in which the side-emitting step index fibers are fixed between a carrier element and a stabilizing element. -
9 : a section transverse to the fiber axis through an alternative planar structure according to the invention, in which the side-emitting step index fibers are embedded in a carrier element. -
10 : a section transverse to the fiber axis through a flat structure according to the invention, in which the side-emitting step index fibers are fixed as fiber bundles on a carrier element and the structure is encapsulated in a housing. -
11 : a flat structure with measures for connecting light sources -
12th : the schematic section through a display containing a surface element according to the invention for backlighting the display. -
13th : a flat structure accordingly11 , but with measures for connecting light sources to both end faces of the side-emitting step-index fibers. -
14th : an aircraft interior with applications of fiber bundles with side emitting properties. -
15a : an automobile headlight with fiber bundles with side-emitting properties. - 15b: a further automobile headlight with fiber bundles with side-emitting properties.
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16 : a building with an accentuated glowing tip. -
17th : the runway of an airport with illuminated runway markings. -
18th : Measurement curves of the brightness distribution of side-emitting step-index fibers according to the invention in comparison with the prior art. -
19th : Measurement curves of the spectral transmission of side-emitting step-index fibers according to the invention.
Alle Figuren sind schematisch, die Durchmesser ihrer Elemente sind nicht Maßstäblich und auch die Größenverhältnisse aller Elemente untereinander können in den realen Gegenständen von den Zeichnungen abweichen.All figures are schematic, the diameters of their elements are not to scale and the proportions of all elements to one another can also differ in the real objects from the drawings.
Die Brechungsindices des Faserkerns und des ihn umgebenden Mantels sind ebenso für den Akzeptanzwinkel
Trifft das Licht (
Dass der Streubereich (
In
Analog zu dem Ausführungsbeispiel nach
In
Der Kernstab besteht aus einem Glas mit dem Brechungsindex n1 und das Hüllrohr aus einem Glas mit dem Brechungsindex n2. Die Inlaystäbe bestehen ebenfalls aus einem Glas mit dem Brechungsindex n1, in das die Streupartikel eingelagert sind. Wie beschrieben wird es bevorzugt, wenn das Glas der Inlaystäbe (
Beim Ausziehen der Preform (
In
In
Entsprechend
In
Ein solches Leuchtband kann als Konturbeleuchtung (
Werden die seitenemittierenden Lichtleitfasern in Form eines Flächengebildes verwendet, beispielsweise indem sie mit Textilfasern verwoben werden, können sie in das Gewebe der Sitzbezüge integriert werden. Dann ist es mit den Fasern nicht nur möglich, Konturbeleuchtungen zu realisieren, sondern auch Flächen wie Teile der Oberfläche der Sitze (
In
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Faserbündels (
Ebenso eignen sich insbesondere LEDs zur Einkopplung in seitenemittierende Faserbündel besonders gut, da ihre im Vergleich zu Glühlampen oder Gasentladungslampen geringe Abstrahlfläche eine effiziente Einkopplung ohne eine grußvolumige Optik ermöglicht. So lassen sich in einem Automobilscheinwerfer u.a. Kosten, Gewicht und Platz sparen. Gegenüber dem Anbringen von bandförmig angeordneten LEDs hat die Verwendung eines seitenemittierenden Faserbündels (
Anhand
In
Kurve (
Bei der Faser, welche durch Kurve (
Durch einen Vergleich der Kurven der erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern (
Ein weiterer Beleg für die Skalierbarkeit des Seitenemissionseffekts durch die Zahl der Inlaystäbe kann
Kurve (
Die Kurven (
Der Vergleich der Transmissionen der Fasern, die aus Preformen mit 15 Inlaystäben gezogen wurden (Kurven (
Zum Erzeugen einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfaser wurde ein Kernstab (
Vorteilhaft können als Materialien für den Kernstab (
Kernglas Variante 1 mit Brechungsindex n1 von 1,65 bis 1,75, beinhaltend (in Mol% auf Oxidbasis)
Kernglas Variante 2 mit Brechungsindex n1 von 1,65 bis 1,75, beinhaltend (in Mol% auf Oxidbasis)
Kernglas Variante 3 mit Brechungsindex n1 von 1,58 bis 1,65, beinhaltend (in Mol% auf Oxidbasis)
Kernglas Variante 4 mit Brechungsindex beinhaltend (in Gew.% auf Oxidbasis)
Kernglas Variante 5 mit Brechungsindex beinhaltend (in Gew.% auf Oxidbasis)
Mantelglas Variante 1 (in Gew.% auf Oxidbasis), beinhaltend
Mantelglas Variante 2 (in Gew.% auf Oxidbasis), beinhaltend
Mantelglas Variante 3 (in Gew.% auf Oxidbasis), beinhaltend
Mantelglas Variante 4 (in Gew.% auf Oxidbasis), beinhaltend
Mantelglas Variante 5 (in Gew.% auf Oxidbasis), beinhaltend
Mantelglas Variante 6 (in Gew.% auf Oxidbasis), beinhaltend
Mantelglas Variante 7 (in Gew.% auf Oxidbasis), beinhaltend
Wie beschrieben können alle für die Kerngläser verwendeten Gläser im Sinne der Erfindung auch für das Glas der Inlaystäbe (
Die auf diese Weise erhaltene Glasfaser weist eine hervorragende Bruchfestigkeit auf. Durchgeführte Schlingentests ergaben für seitenemittierende Stufenfasern, welche aus den vorgenannten Gläsern bei einer Ziehtemperatur von 1040 °C gezogen wurden, folgende Werte im Schlingentest:
Die Streupartikel bestanden dabei hauptsächlich aus Pt. NI bezeichnet die Anzahl der verwendeten Inlaystäbe in der Preform, FF den Formfaktor, gleichbedeutend den Durchmesser der Streupartikel. FF = 150-450 symbolisiert demnach das Vorliegen von Streupartikeln in einer Korngrößenverteilung mit den Durchmessern 150 nm bis 450 nm. FF = 500-1200 dementsprechend Streupartikel in einer Korngrößenverteilung mit den Durchmessern 500 nm bis 1200 nm. Für jede Kombination aus NI und FF wurden je 25 Schlingetests durchgeführt. dMin gibt den kleinsten Durchmesser der Schlinge in mm an, bei welchem die Faser bricht, dMax den größten Durchmesser der Schlinge in mm, bei welcher ein Faserbruch zu beobachten war. dBruch ist der arithmetische Mittelwert der Einzelergebnisse der jeweils 25 Schlingentests in mm.The scattering particles consisted mainly of Pt. N I denotes the number of inlay rods used in the preform, FF the form factor, meaning the diameter of the scattering particles. FF = 150-450 symbolizes the presence of scattering particles in a grain size distribution with diameters 150 nm to 450 nm. FF = 500-1200 accordingly scattering particles in a grain size distribution with
Anhand der Tabelle ist ersichtlich, dass die Vergrößerung der Durchmesser der Streupartikel wegen der Abnahme von dBruch zu einer leichten Verbesserung der Bruchfestigkeit zu führen scheint. Eine Erhöhung der Anzahl der Inlaystäbe scheint die Bruchfestigkeit allerdings geringfügig herabzusetzen. Der Vergleich zu einer Glasfaser ohne die erfindungsgemäßen Streubereiche, welche einen Wert von dBruch = 1,25 mm aufweist, belegt allerdings, dass die erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern immer noch eine sehr gute Bruchfestigkeit gewährleisten. Seitenemittierende Stufenindexfasern mit unrunden Kerndurchmessern, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, brechen in den Schlingentests bedeutend früher.The table shows that the increase in the diameter of the scattering particles appears to lead to a slight improvement in the breaking strength because of the decrease in d breakage. However, an increase in the number of inlay rods seems to reduce the breaking strength slightly. The comparison with a glass fiber without the scatter ranges according to the invention, which has a value of d break = 1.25 mm, however, shows that the side-emitting step index fibers according to the invention still ensure very good breaking strength. Side-emitting step index fibers with non-circular core diameters, as are known from the prior art, break significantly earlier in the loop tests.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten seitenemittierenden Stufenindexfasern haben die erfindungsgemäßen seitenemittierenden Stufenindexfasern darüber hinaus den Vorteil, dass sie effizienter das Licht seitwärts auskoppeln, dass der Effekt der Seitenemission durch die Verwendung der Inlaystäbe (
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