DE102014217826B3

DE102014217826B3 - Vorrichtung zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle

Info

Publication number: DE102014217826B3
Application number: DE102014217826.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dietrich
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-09-06
Also published as: US10073206B2; CN105403960A; US20160070048A1; CN105403960B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (10) und eine Vorrichtung (64) zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Lichtquelle (46), wobei ein Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Ferrule (14) verbunden ist, die eine Kontaktfläche (16) aufweist, umfassend ein mit der Lichtquelle (46) verbindbares Verbindungselement (54), in welches die Ferrule (14) einbringbar ist und welches eine Anzahl von radial bewegbaren Befestigungsabschnitten (56) aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte (56) radial vorgespannt sind und mit der Kontaktfläche (16) zusammenwirken, wenn die Ferrule (14) in das Verbindungselement (54) eingebracht ist, wodurch eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, und ein Fixierelement (24), welches derart positionierbar ist, dass es mit den Befestigungsabschnitten (56) so zusammenwirkt, dass eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, die größer ist als die erste Haltekraft. Ferner betrifft die Erfindung die Ferrule (14) als solche und ein entsprechendes Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle, wobei ein Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Ferrule verbunden ist, die eine Kontaktfläche aufweist.
Faseroptische oder starre Lichtleiter dienen dazu, das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht zu einem faseroptischen Bauteil auch über längere Distanzen, die mehrere Meter betragen kann, zu leiten. Faseroptische Lichtleiter sind in der WO 2009/100834 A1 im Detail beschrieben. Faseroptische Bauteile können Beleuchtungsvorrichtungen aller Art sein, die in irgendeiner Form einen Gegenstand beleuchten sollen. Beispielhaft sollen an dieser Stelle Beleuchtungsvorrichtungen für Fahrzeuge genannt werden, mit denen beispielsweise Trittbretter von SUVs oder Geländewagen beleuchtet werden können (vgl. DE 20 2008 011 063 U1 ), wobei auch sogenannte Sidelights, d.h. seitlich abstrahlende Elemente, zum Einsatz kommen können.
Um eine ausreichende Beleuchtungsstärke in der Beleuchtungsvorrichtung bereitstellen zu können, ist es von hoher Wichtigkeit, dass das Licht am zur Lichtquelle weisenden Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters korrekt in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Wie beispielsweise aus der WO 2009/100834 A1 hervorgeht, umfassen die faseroptischen Lichtleiter eine Vielzahl von Glasfasern, die an den jeweiligen Enden mittels einer Hülse gebündelt werden (siehe auch DE 10 2008 044 938 B4 ), die in Verbindung mit faseroptischen Lichtleitern auch als Ferrule bezeichnet wird. In der US 2007/0019694 A1 ist ein Lasermodul beschrieben, mit welchem ein oder mehrere Laserstrahlen in einen faseroptischen Lichtleiter eingekoppelt werden können. In der EP 1 284 428 A2 wird eine Kopplungsvorrichtung beschrieben, mit welcher ein Lichtwellenleiter mit einer Sende- und/oder Empfangsdiode miteinander gekoppelt werden können. Die US 4 737 008 A offenbart ein Modul mit einem optischen Stecker, um eine optische Sendeeinheit mit einer optischen Empfangseinheit zu verbinden, wobei der Stecker eine Ferrule umfasst. In der US 4 758 719 A wird ebenfalls ein optischer Stecker offenbart, der eine Überwurfmutter aufweist. In der GB 2 233 787 A ist eine Lösung offenbart, mit welcher ein Laser-Emitter mit einer Kupplungseinrichtung mit einem faseroptischen Lichtleiter gekoppelt werden kann. Bei der Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter spielen der Abstand zur Lichtquelle und der Winkel, den die Fasern mit der Lichtquelle einnehmen, eine große Rolle. Die DE 10 2008 044 938 B4 schlägt hierzu verschiedene Ausführungsformen für die Ferrule vor, um einen reproduzierbaren Abstand und einen reproduzierbaren Winkel zur Lichtquelle bereitstellen zu können. Auch wenn die dort vorgeschlagenen Ausführungsformen eine deutliche Verbesserung zum Einhalten des gewünschten Abstands und des gewünschten Winkels zur Lichtquelle bewirken, so stellt das Verbinden des faseroptischen Lichtleiters mit der Lichtquelle insbesondere in der Serienproduktion eine große Herausforderung dar. Aufgrund der im Betrieb eines Fahrzeugs auftretenden Vibrationen sind reine Steckverbindungen insbesondere im Außenbereich des Fahrzeugs, wie es bei der Beleuchtung von Trittbrettern der Fall ist, nicht zielführend, da sie sich schnell lockern können. Insofern muss auf Schraubverbindungen zurückgegriffen werden. Dabei werden Schrauben verwendet, durch die der faseroptische Lichtleiter und die Ferrule durchgesteckt werden. Wie aus der DE 10 2008 044 938 B4 erkennbar, weisen die verwendeten Ferrulen eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, so dass die axiale Position der Ferrule mit der Schraube nicht eindeutig festgelegt werden kann. Die axiale Position wird bei bekannten Verbindungen mit einem Gummi festgelegt, welches den faseroptischen Lichtleiter ringförmig umschließt und durch Aufschrauben einer Überwurfmutter auf die Schraube radial nach innen gedrückt wird. Dabei kann man aber nicht kontrollieren, ob die Ferrule tatsächlich den korrekten Abstand zur Lichtquelle aufweist. Daher muss der faseroptische oder starre Lichtleiter während der gesamten Montage zur Lichtquelle hin gedrückt werden, wozu der Monteur mit einer Hand ständig den faseroptischen Lichtleiter ergreifen muss, was die Montage insbesondere deshalb erschwert, da häufig nur ein sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung steht und sich der Monteur nicht von der Verbindung entfernen kann, um beispielsweise Werkzeuge zu holen. Zudem besteht die Gefahr, dass der Monteur durch das Drücken die Glasfasern beschädigt, da sie nur in geringem Umfang auf Druck, Biegung oder Torsion belastbar sind. Bei einer Beschädigung muss der gesamte faseroptische Lichtleiter gegen einen neuen ausgetauscht werden. Folglich ist die Bereitstellung der Verbindung langwierig, fehleranfällig und teuer.
Die auf die oben beschriebene Art und Weise bereitgestellte Verbindung des faseroptischen Lichtleiters mit der Lichtquelle ist ebenfalls nicht frei von Nachteilen. Insbesondere aufgrund der beim Betrieb des Fahrzeugs auftretenden Kräfte und Vibrationen kann sich die axiale Position des faseroptischen Lichtleiters relativ zum Lichtleiter verändern, wodurch das faseroptische Bauteil nicht mehr oder nicht mehr wie gewünscht mit Licht versorgt wird. Da Geländewagen und zum Teil auch SUVs abseits von befestigten Wegen einsetzbar sind, ist die Verbindung zwischen dem faseroptischen Lichtleiter und der Lichtquelle zusätzlichen Belastungen durch Wasser, Feuchtigkeit, Staub, Matsch und Steinschlag ausgesetzt, denen die bekannten Verbindungen nur bedingt standhalten kann.
Ähnliche Probleme treten bei starren Lichtleitern auf, auch wenn sie für andere Anwendungen eingesetzt werden. Die folgende Diskussion gilt weitgehend gleichermaßen sowohl für starre als für faseroptische Lichtleiter. Auch wenn die oben diskutierten Nachteile bei der Einkopplung von Licht, das von einer Lichtquelle ausgesendet wird, besonders stark auftreten, können sich ähnliche Nachteile auch dann ergeben, wenn der faseroptische Leiter am der Lichtquelle abgewandten Ende nicht fest, sondern lösbar mit einem faseroptischen Bauteil verbunden ist und als Adapter verwendet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle bereitzustellen, die im Vergleich zu bekannten Verbindungen einfacher zu montieren ist und auch erhöhten Belastungen insbesondere durch Wasser und Feuchtigkeit zuverlässig standhält.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein mit der Lichtquelle verbindbares Verbindungselement, in welches die Ferrule einbringbar ist und welches eine Anzahl von bewegbaren Befestigungsabschnitten aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte vorgespannt sind und mit der Kontaktfläche zusammenwirken, wenn die Ferrule in das Verbindungselement eingebracht ist, wodurch eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche aufgebracht wird, und ein Fixierelement, welches derart positionierbar ist, dass es mit den Befestigungsabschnitten so zusammenwirkt, dass eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche aufgebracht wird, die größer ist als die erste Haltekraft.
Erfindungsgemäß wird folglich ein zweistufiger Befestigungsvorgang realisiert. In einem ersten Schritt wird die Ferrule in das Verbindungselement eingebracht, beispielsweise dadurch, dass ein Monteur die Ferrule in das Verbindungselement hinein schiebt. Die vorzugsweise radial vorgespannten Befestigungsabschnitte bringen eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche der Ferrule auf, die einerseits die Ferrule und folglich den faseroptischen Lichtleiter axial positionieren, ohne dass ein Monteur die Ferrule oder den faseroptischen Lichtleiter halten muss. Der faseroptische oder starre Lichtleiter wird in der gewünschten Position relativ zur Lichtquelle vorfixiert. Andererseits kann die Ferrule wieder aus dem Verbindungselement entfernt werden, wenn ein Austausch notwendig sein sollte. Weder für das Einbringen noch für das Entfernen sind Werkzeuge notwendig.
In einem zweiten Schritt wird das Fixierelement so positioniert, dass es mit den Befestigungsabschnitten zusammenwirkt, die infolge des Zusammenwirkens eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche der Ferrule aufbringen, welche größer ist als die erste Haltekraft, die von den Befestigungsabschnitten aufgrund ihrer eigenen Vorspannung aufgebracht wird. Die Größe der zweiten Haltekraft wird anhand der zu erwartenden Belastungen bestimmt, wonach die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend ausgelegt wird. Die erste Haltekraft wird durch das Fixierelement auf den Betrag der zweiten Haltekraft erhöht, wobei die Wirkrichtungen der ersten und zweiten Haltekraft im Wesentlichen gleich sind. Folglich sind die Ferrule und der faseroptische oder starre Lichtleiter nun endgültig in ihrer Position relativ zum Lichtleiter fixiert. Aufgrund der Vorfixierung wird die Gefahr, dass sich die Position relativ zum Lichtleiter ändert, deutlich reduziert oder ganz beseitigt. Da der Monteur im Gegensatz zu bekannten Verbindungen den Lichtleiter während der Montage loslassen kann, wird die Montage erleichtert, da er sich von der Vorrichtung entfernen kann, beispielsweise um Werkzeuge zu holen.
Vorzugsweise ist die erste Haltekraft so groß, dass der faseroptische oder starre Lichtleiter zerstörungsfrei in das Verbindungselement einbringbar und aus ihm entfernbar ist. Die erste Kraft ist so bemessen, dass das Eigengewicht des Lichtleiters und der Ferrule sicher aufnehmen kann, so dass gewährleistet ist, dass sich ihre Position relativ zum Lichtleiter auch dann nicht ändert, wenn der Monteur den Lichtleiter und die Ferrule nicht hält. Allerdings ist die erste Haltekraft auch nicht so hoch bemessen, dass der Monteur eine übermäßige Kraft aufbringen muss, um die Ferrule in das Verbindungselement einzubringen und aus ihm zu entfernen. Hintergrund ist der, dass nicht davon ausgegangen werden kann, dass der Monteur den faseroptischen Lichtleiter beim Einbringen und Entfernen immer an der Ferrule ergreift. Folglich muss gewährleistet sein, dass die hierzu notwendigen Kräfte nicht zur Beschädigung der Fasern des faseroptischen Lichtleiters führen, insbesondere dann, wenn der Monteur mit einem bestimmten Abstand von der Ferrule am faseroptischen Lichtleiter zieht. Folglich wird mit der erfindungsgemäßen Bemessung der ersten Haltekraft die sichere Vorfixierung gewährleistet, wobei gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Beschädigungen während der Montage kommt, gegenüber bekannten Verbindungen deutlich reduziert wird.
Vorzugsweise wirkt das Fixierelement so mit den Befestigungsabschnitten zusammen, dass die zweite Haltekraft so groß ist, dass der faseroptische oder starre Lichtleiter ohne Entfernen des Fixierelements nicht mehr zerstörungsfrei aus dem Verbindungselement entfernbar ist. Wie oben bereits ausgeführt, wird die zweite Haltekraft so bemessen, dass die Vorrichtung den während des Betriebs beispielsweise des Fahrzeugs auftretenden Belastungen sicher standhält, ohne dass sich die Verbindung löst. Die auftretenden Belastungen sind dabei aber üblicherweise so hoch, dass die zweite Haltekraft ohnehin so hoch bemessen sein muss, dass das Entfernen aus dem Verbindungselement nicht zerstörungsfrei stattfinden kann, ohne das Fixierelement vorher zu entfernen. Es gibt aber auch Anwendungen, bei denen die üblicherweise auftretenden Belastungen sehr gering sind, dass die zweite Haltekraft so gering sein kann, dass ein zerstörungsfreies Entfernen aus dem Verbindungselement ohne vorheriges Entfernen des Fixierelements möglich wäre. Beispiele hierfür sind Beleuchtungen von Aquarien, wo keine dynamischen Beanspruchungen und keine Vibrationen wirken. Aber auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, die zweite Haltekraft so auszulegen, dass der faseroptische oder starre Lichtleiter ohne Entfernen des Fixierelements nicht mehr zerstörungsfrei aus dem Verbindungselement entfernbar ist. Dies ist dann vorteilhaft, um zu verhindern, dass die Verbindung gelöst wird, wenn man unbeabsichtigt im faseroptischen Lichtleiter hängen bleibt. Es kann aber auch sinnvoll sein, die zweite Haltekraft so zu bemessen, dass sich die Ferrule aus dem Verbindungselement löst, ohne dass es zu einer Zerstörung des faseroptischen Lichtleiters kommt. Man kann die zweite Haltekraft so wählen, dass die zum Lösen der Ferrule aus dem Verbindungselement notwendige Zugkraft knapp unter der Zugfestigkeitsgrenze des faseroptischen Lichtleiters liegt. Hiermit kann man den Lichtleiter vor übermäßigen Belastungen und Beschädigungen schützen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Ferrule eine oder mehrere von der Kontaktfläche ausgehende Vertiefungen auf, in welche die Befestigungsabschnitte einbringbar sind. Im ursprünglichen Zustand weist die Ferrule eine zylindrische Form auf, so dass die Mantelfläche frei von Vertiefungen ist. In diesem Fall bewirkt die von den Befestigungsabschnitten ausgeübte erste und zweite Haltekraft einen Reibschluss zwischen der Ferrule und dem Verbindungselement. In dieser Weiterbildung der Vertiefungen aufweisenden Ferrule kann aber zusätzlich zum Reibschluss ein Formschluss bewirkt werden, wodurch die erste und insbesondere die zweite Haltekraft im Vergleich zum Reibschluss auf konstruktiv einfache Weise deutlich gesteigert werden können, ohne dass die Befestigungsabschnitte und das Fixierelement größer dimensioniert werden müssen. Folglich kann die Vorrichtung hohen Belastungen bei einer kompakten und materialsparenden Bauweise standhalten.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weisen die Befestigungsabschnitte erste konisch verlaufende Flächen und die Ferrule hierzu korrespondierende zweite konisch verlaufende Flächen auf. Die zweiten konisch verlaufenden Flächen können Teil der Vertiefung sein oder die Vertiefung der Ferrule bilden. In diesem Fall bestimmt sich die zweite Haltekraft im Wesentlichen durch den Winkel, den die konisch verlaufenden Flächen zur Längsachse der Vorrichtung einschließen. Bei einem Winkel von 0° wird keine Vertiefung gebildet, so dass die zweite Haltekraft dann minimal ist, während bei einem Winkel von 90° die zweite Haltekraft maximal ist.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Lichtquelle in einem Gehäuse angeordnet und das Fixierelement mit dem Gehäuse verbindbar, wobei durch die beim Verbinden ausgeführte translatorische Bewegung des Fixierelements die Befestigungsabschnitte gegen die Kontaktfläche gepresst werden. Allein schon zum Schutz der Lichtquelle gegen äußere Einflüsse ist es vorteilhaft, die Lichtquelle in einem Gehäuse anzuordnen. Aus konstruktiver Sicht ist es vorteilhaft, das Fixierelement mit dem Gehäuse verbindbar auszugestalten, da keine weiteren baulichen Maßnahmen getroffen werden müssen, um das Fixierelement zu positionieren. In diesem Fall soll die Verbindung des Fixierelements mit dem Gehäuse eine translatorische Bewegung des Fixierelements relativ zum Gehäuse notwendig machen, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Fixierelement auf einen entsprechend geformten Abschnitt des Gehäuses aufgeschoben wird. Diese translatorische Bewegung wird beispielsweise mit konischen Kontaktflächen zwischen dem Fixierelement und den Befestigungsabschnitten in eine zumindest anteilig radiale Bewegung der Befestigungsabschnitte umgewandelt, die folglich gegen die Kontaktfläche der Ferrule gepresst werden, wodurch die zweite Haltekraft erzeugt wird. Für den Fall, dass die Ferrule eine Verjüngung aufweist, wird hierdurch gewährleistet, dass die Befestigungsabschnitte in die Verjüngung eingebracht werden und dort verbleiben. Es wird folglich nicht nur das Fixerelement am Gehäuse befestigt und positioniert, sondern gleichzeitig auch die zweite Haltekraft erzeugt.
Vorzugsweise ist das Fixierelement über eine zweite Gewindeverbindung mit dem Gehäuse verschraubbar. Gewindeverbindungen zeichnen sich durch eine hohe Zuverlässigkeit aus, so dass sie auch in diesem Fall das Mittel der Wahl darstellen. Beim Verschrauben des Fixierelements mit dem Gehäuse wird die Drehbewegung des Fixierelements in eine translatorische Bewegung umgewandelt, wodurch die Befestigungsabschnitte vorzugsweise radial nach innen bewegt werden. Dabei können das Fixierelement und die Befestigungsabschnitte so zusammenwirken, dass die Befestigungsabschnitte umso stärker auf die Kontaktfläche gepresst werden, desto weiter das Fixierelement eingeschraubt wird. Folglich kann in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Haltekraft über die Einschraubtiefe eingestellt werden. Beispielsweise mithilfe von Unterlegscheiben kann ein Anschlag bereitgestellt werden, um die Einschraubtiefe festzulegen. Folglich kann die zweite Haltekraft auf konstruktiv einfache Weise eingestellt und verändert werden. Je weiter das Fixierelement eingeschraubt wird, desto stärker werden die Befestigungsabschnitte auf die Kontaktfläche gepresst, so dass die zweite Haltekraft über die Einschraubtiefe eingestellt werden kann. Beispielsweise mithilfe von Unterlegscheiben kann ein Anschlag bereitgestellt werden, um die Einschraubtiefe festzulegen.
Folglich kann die zweite Haltekraft auf konstruktiv einfache Weise eingestellt und verändert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird durch ein Dichtelement zum Abdichten des faseroptischen oder starren Lichtleiters gegenüber der Vorrichtung weitergebildet. Insbesondere für Anwendungen, bei denen die Vorrichtung der Einwirkung von Wasser und Feuchtigkeit ausgesetzt ist, sorgt das Dichtelement für einen wirksamen Schutz der Vorrichtung und ihrer Bestandteile.
Vorteilhafterweise ist ein Dichtgehäuse mit dem Fixierelement verbindbar, welches derart mit dem Dichtelement zusammenwirkt, dass mittels der beim Verbinden ausgeführten translatorischen Bewegung das Dichtelement gegen den faseroptischen Lichtleiter und das Dichtgehäuse gepresst wird. In diesem Fall soll die Verbindung des Dichtgehäuses mit dem Fixierelement eine translatorische Bewegung des Fixierelements relativ zum Dichtgehäuse notwendig machen. Diese translatorische Bewegung wird beispielsweise mit konischen Kontaktflächen zwischen dem Dichtgehäuse und dem Dichtelement in eine zumindest anteilig radiale Bewegung des Dichtelements umgewandelt, das folglich gegen den faseroptischen Lichtleiter gepresst wird. Hierdurch können hohe Anpressdrücke erzeugt werden, so dass ein hohes Dichtigkeitsniveau bereitgestellt werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein hohes Schutzniveau im Sinne der IP-Klassen (International Protection oder Ingress Protection beispielsweise gemäß DIN EN 60529) bereitgestellt werden.
Praktischerweise ist das Dichtgehäuse über eine Gewindeverbindung mit dem Fixierelement verschraubbar. Gewindeverbindungen zeichnen sich durch eine hohe Zuverlässigkeit aus, so dass sie auch in diesem Fall das Mittel der Wahl darstellen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Lichtquelle eine Anzahl von LEDs, die auf einer im Gehäuse angeordneten Leiterplatte angeordnet ist. LEDs weisen einen hohen Wirkungsgrad bei einer geringen Wärmeentwicklung auf. Insbesondere bei Fahrzeugen steht häufig nur eine 12V-Spannungsversorgung zur Verfügung, wodurch sich die Verwendung von LEDs anbietet. Weiterhin benötigen LEDs einen geringen Bauraum, so dass die Gestaltungsfreiheit gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln deutlich erhöht wird.
Zudem hat es sich als praktisch erwiesen, wenn das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und ein Trägerteil und ein Befestigungsteil umfasst, die miteinander verbindbar sind, wobei der Befestigungsteil eine Anzahl von Einschraubstutzen aufweist, in welche das Fixierelement einschraubbar ist. Die zweiteilige Ausbildung hat den Vorteil, dass die Lichtquelle zugänglich ist und daher ausgetauscht werden kann, wenn sie defekt ist. Zudem kann der Befestigungsteil einfacher mit den Einschraubstutzen versehen werden als ein einteiliges Gehäuse. Der Einschraubstutzen kann integral mit dem Befestigungsteil hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzgießen, oder aber als separates Teil bereitgestellt werden, welches dann beispielsweise mit dem Befestigungsteil verklebt wird.
Bevorzugt ist das Verbindungselement mit dem Befestigungsteil verbindbar oder einstückig mit dem Befestigungsteil ausgebildet. Je nach verwendetem Herstellverfahren bietet es sich an, das Verbindungselement vom Befestigungsteil selbst gebildet oder zunächst als separates Bauteil gefertigt und anschließend mit dem Befestigungselement verbunden wird. Somit kann flexibel auf die Anforderungen an die erfindungsgemäße Verbindung reagiert und ein kostengünstiges Herstellungsverfahren verwendet werden.
Weiterhin weisen das Trägerteil und das Befestigungsteil Positionierungsmittel zum Positionieren der Leiterplatte auf, die mit der Leiterplatte zusammenwirken, wenn das Trägerteil und das Befestigungsteil miteinander verbunden sind. LEDs sind üblicherweise auf einer Leiterplatte aufgelötet. Folglich ist es notwendig, die Leiterplatte reproduzierbar im Gehäuse zu positionieren, da Abweichungen von der gewünschten Position der Lichtquelle mit den eingangs genannten negativen Folgen für die Einkopplung des Lichts in den faseroptischen Lichtleiter verbunden ist. Die Positionierungsmittel stellen die korrekte Positionierung der Leiterplatte im Gehäuse und relativ zum faseroptischen Lichtleiter sicher. Durch den zweiteiligen Aufbau des Gehäuses kann die Leiterplatte bequem in das Trägerteil eingelegt und durch Verbinden mit dem Befestigungsteil endgültig in ihrer Position festgelegt werden.
Vorzugsweise ist der Einschraubstutzen konzentrisch zur LED angeordnet, wenn das Trägerteil und das Befestigungsteil miteinander verbunden sind. Durch diese Anordnung wird eine optimale Einkopplung des von der LED bereitgestellten Lichts in den faseroptischen Lichtleiter sichergestellt.
Dabei ist eine Anzahl von mit der Leiterplatte zusammenwirkenden Dichtringen vorgesehen ist, welche die LEDs umschließt. Wie bereits erläutert, sind die LEDs üblicherweise auf einer Leiterplatte angeordnet, die wiederum im Gehäuse angeordnet ist. Wie ebenfalls erläutert, ist es erfindungsgemäß möglich, die Vorrichtung mittels eines Dichtelements gegenüber dem faseroptischen Lichtleiter abzudichten. Auch wenn die LEDs über das Gehäuse geschützt sind, bietet das Gehäuse keinen zuverlässigen Schutz gegenüber eindringendem Wasser, insbesondere dann nicht, wenn das Gehäuse zweiteilig ausgestaltet ist. Die mit der Leiterplatte zusammenwirkenden Dichtringe sorgen folglich für eine gehäuseseitige Abdichtung der LEDs bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Vorzugsweise weist die Ferrule eine Stirnfläche auf, von der eine Ausnehmung ausgeht, in welche die LED einbringbar ist. Die Stirnfläche kann folglich die Leiterplatte kontaktieren, so dass eine eindeutige Positionierung der Ferrule relativ zur Leiterplatte ermöglicht wird, da die Leiterplatte als axialer Anschlag wirkt. Im montierten Zustand wird die Ferrule mit ihrer Stirnfläche spielfrei auf die Leiterplatte gepresst, so dass sich ihre Position nicht mehr ändert. Trotz immer besser werdender Fertigungsverfahren kann die LED nur innerhalb bestimmter Toleranzen mit der Leiterplatte verlötet werden, so dass die Position der LED auf der Leiterplatte kleinen Schwankungen unterworfen ist. Die Ausnehmung ist so bemessen, dass unter Berücksichtigung der Toleranzen die LED immer von der Ausnehmung umschlossen ist. Somit wird gewährleistet, dass die LED bei der Montage von der Ferrule nicht beschädigt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle, wobei ein Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Ferrule verbunden ist, die eine Kontaktfläche aufweist umfassend ein Gehäuse, in welchem die Lichtquelle angeordnet ist, ein Verbindungselement, welches mit dem Gehäuse verbindbar ist oder einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei die Ferrule in das Verbindungselement einbringbar ist und das Verbindungselement eine Anzahl von radial bewegbaren Befestigungsabschnitten aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte radial vorgespannt sind und mit der Kontaktfläche zusammenwirken, wenn die Ferrule in das Verbindungselement eingebracht ist, wodurch eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche aufgebracht wird, und ein Fixierelement, welches derart positionierbar ist, dass es mit den Befestigungsabschnitten so zusammenwirkt, dass eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche aufgebracht wird, die größer ist als die erste Haltekraft.
Die technischen Effekte und die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen System erzielt werden können, entsprechen denjenigen, die für die betreffenden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgestellt worden sind. Insbesondere soll hier die Möglichkeit, den faseroptischen Lichtleiter in zwei Stufen mit dem Gehäuse zu verbinden, hervorgehoben werden. Zunächst wird der faseroptische oder starre Lichtleiter vorpositioniert, ohne dass hierzu Werkzeuge notwendig wären. Anschließend wird die Position des faseroptischen oder starren Lichtleiters endgültig unter Verwendung des Fixierelements festgelegt. Neben der vereinfachten Montage können hohe Axialkräfte übertragen werden, so dass die optimale Einkopplung des von der Lichtquelle bereitgestellten Lichts in den faseroptischen Lichtleiter auch bei hohen Belastungen gewährleistet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Ferrule zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle mittels einer Vorrichtung oder eines Systems nach einem der zuvor vorgestellten Ausführungsbeispielen, wobei die Ferrule mit einem Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters verbunden ist und eine Kontaktfläche aufweist, über welche die Ferrule mit Befestigungsabschnitten eines Verbindungselements der Vorrichtung oder des Systems zusammenwirkt, wenn die Ferrule in das Verbindungselement eingebracht ist, wobei die Ferrule eine oder mehrere von der Kontaktfläche ausgehende Vertiefungen aufweist, in welche die Befestigungsabschnitte der Vorrichtung oder des Systems einbringbar sind. Vorzugsweise weist die Ferrule eine Stirnfläche auf, von der eine Ausnehmung ausgeht, in welche die Lichtquelle, insbesondere eine LED, einbringbar ist.
Die technischen Effekte und die Vorteile, die mit der erfindungsgemäßen Ferrule erzielt werden können, entsprechen denjenigen, die für die die Ferrule betreffenden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgestellt worden sind. Bekannte Ferrulen weisen eine zylindrische Form auf, so dass die Mantelfläche frei von Vertiefungen ist. In diesem Fall bewirken die von den Befestigungsabschnitten ausgeübte erste und zweite Haltekraft einen Reibschluss zwischen der Ferrule und dem Verbindungselement. In dieser Weiterbildung der Vertiefungen aufweisenden Ferrule kann aber zusätzlich zum Reibschluss ein Formschluss bewirkt werden, wodurch die erste und insbesondere die zweite Haltekraft im Vergleich zum Reibschluss auf konstruktiv einfache Weise deutlich gesteigert werden können, ohne dass die Befestigungsabschnitte und das Fixierelement größer dimensioniert werden müssen. Folglich kann die Vorrichtung hohen Belastungen bei einer kompakten und materialsparenden Bauweise standhalten.
Die Aufgabe wird weiterhin mittels eines Verfahrens zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle gelöst, wobei ein Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Ferrule verbunden ist, die eine Kontaktfläche aufweist, umfassend folgende Schritte:

– Einbringen der Ferrule in ein Verbindungselement, welches mit der Lichtquelle verbindbar ist und eine Anzahl von radial bewegbaren Befestigungsabschnitten aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte radial vorgespannt sind und mit der Kontaktfläche zusammenwirken, wenn die Ferrule in das Verbindungselement eingebracht ist, wodurch eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche auf-gebracht wird, und
– Positionieren eines Fixierelements derart, dass es mit den Befestigungsabschnitten so zusammenwirkt, dass eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche aufgebracht wird, die größer ist als die erste Haltekraft.

Die technischen Effekte und die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden können, entsprechen denjenigen, die für die betreffenden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgestellt worden sind. Insbesondere soll hier die Möglichkeit, den faseroptischen Lichtleiter in zwei Stufen mit dem Gehäuse zu verbinden, hervorgehoben werden. Zunächst wird der faseroptische oder starre Lichtleiter durch Einbringen der Ferrule in das Verbindungselement vorpositioniert, ohne dass hierzu Werkzeuge notwendig wären. Anschließend wird die Position des faseroptischen oder starren Lichtleiters endgültig unter Verwendung des Fixierelements festgelegt. Die Montage wird hierdurch gegenüber bekannten Verbindungen vereinfacht und der Ausschuss reduziert. Insbesondere besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, die Verbindung ohne großen Aufwand sowohl im vorpositionierten als auch im endgültigen Zustand wieder zu lösen. Im vorpositionierten Zustand kann während der Montage beispielsweise ein beschädigter faseroptischer Lichtleiter ausgetauscht werden, um die Auslieferung von fehlerhaften Bauteilen zu verhindern. Auch können im Betrieb beschädigte faseroptische oder starre Lichtleiter später ausgetauscht werden, wozu allerdings das Fixierelement entfernt werden muss.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Vorrichtung, des Systems, der Ferrule und des Verfahrens zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele für Anwendungen in der Fahrzeugtechnik, der Schifffahrt, der Luftfahrt, der Industrie, der Gebäudetechnik und der Aquaristik. Wie eingangs erwähnt, werden zunehmend Geländewagen und SUVs mit beleuchteten Trittbrettern ausgestattet, wo die faseroptischen Lichtleiter und die Verbindung mit der Lichtquelle hohen Belastungen durch Wasser, Feuchtigkeit und Staub ausgesetzt sind. In der Schifffahrt und in der Luftfahrt können Schiffe und Flugzeuge auf besondere Weise unter Verwendung von faseroptischen Lichtleitern und verbundenen faseroptischen Bauteilen wie Sidelights beleuchtet werden. Dort sind ähnliche Belastungen wie bei Fahrzeugen vorhanden, wobei in der Schifffahrt häufig noch zusätzliche Belastungen durch das im Meerwasser enthaltene Salz hinzukommt. In der Luftfahrt kommen Druckluft- und Temperaturschwankungen hinzu. In der Industrie ist es denkbar, Fertigungsstraßen zu beleuchten, die insbesondere in der chemischen und metallurgischen Industrie in sehr rauen Umgebungen angeordnet sein können. Auch Gebäude sind je nach geographischer Lage hohen Belastungen ausgesetzt. Darüber hinaus sind in der Aquaristik Anwendungen denkbar, bei denen faseroptische Bauteile zum Bereitstellen von Licht unter Wasser verwendet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle im demontierten Zustand,
2a) das in 1 dargestellte System in einem ersten vormontierten Zustand,
2b) ein vergrößerter Ausschnitt aus dem System anhand einer Prinzipskizze, die in etwa dem ersten vormontierten Zustand zeigt,
3 das in 1 dargestellte System in einem zweiten vormontierten Zustand,
4 das in 1 dargestellte System in einem fertig montierten Zustand, jeweils anhand einer Schnittdarstellung,
5 das in 1 dargestellte System in einem fertig montierten Zustand anhand einer Seitenansicht, und
6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle fertig montierten Zustand anhand einer Teilschnittdarstellung.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems 10 ₁ zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters mit einer Lichtquelle anhand einer Schnittdarstellung im demontierten Zustand gezeigt. Das System 10 ₁ umfasst einen faseroptischen Lichtleiter 12, der mit einem nicht näher dargestellten faseroptischen Bauteil verbunden ist. Anstelle des faseroptischen Lichtleiters 12 kann auch ein starrer Lichtleiter 12 verwendet werden. An einem Ende ist der faseroptische Lichtleiter 12 mit einer Ferrule 14 verbunden, beispielsweise durch Verkleben. Die Ferrule 14 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgestaltet und weist eine Kontaktfläche 16 auf, die im dargestellten Beispiel der Mantelfläche der Ferrule 14 entspricht. Von der Kontaktfläche 16 geht eine durchgehende, ringförmige Vertiefung 18 aus. Ferner weist die Ferrule 14 eine Stirnfläche 20 auf, von der aus eine Ausnehmung 22 ausgeht.
Um den faseroptischen Lichtleiter 12 herum ist ein Fixierelement 24 verschiebbar angeordnet, welches im dargestellten Beispiel als eine rohrförmige Hülse ausgebildet ist, die einen ersten und einen zweiten Außengewindeabschnitt 26, 28 aufweist, die von einer radialen Erweiterung 30 getrennt sind. Im Übergangsbereich der radialen Erweiterung 30 zu den ersten und zweiten Außengewindeabschnitten 26, 28 sind nicht dargestellte Dichtungen angeordnet. Derartige Fixierelemente 24 sind Massenteile, die bei Kabelverschraubungen standardmäßig verwendet werden.
Ferner ist ein Dichtgehäuse 32 um den faseroptischen Lichtleiter 12 herum verschiebbar angeordnet, in dem ein Dichtelement 34 angeordnet ist. Das Dichtgehäuse 32 weist ein Innengewinde 36 auf, welches zusammen mit dem Fixierelement 24 eine erste Gewindeverbindung 38 ausbildet, so dass das Dichtgehäuse 32 mit dem Fixierelement 24 verschraubbar ist. Im gezeigten Zustand ist das Dichtgehäuse 32 soweit auf den ersten Außengewindeabschnitt 26 aufgeschraubt, dass eine sichere Verbindung zwischen dem Dichtgehäuse 32 und dem Fixierelement 24 hergestellt ist.
Weiterhin umfasst das System 10 ₁ ein zweiteiliges Gehäuse 40, das ein Trägerteil 42 und ein Befestigungsteil 44 aufweist. Das Trägerteil 42 und das Befestigungsteil 44 sind auf nicht näher dargestellte Weise miteinander verbindbar, beispielsweise durch eine Schnappverbindung. Im Gehäuse 40 ist eine Lichtquelle 46 angeordnet, die im dargestellten Beispiel als eine auf einer Leiterplatte 48 aufgelötete LED 50 ausgebildet ist. Die Leiterplatte 48 wird mittels Positionierungsmittel 52, die hier als Vorsprünge und Ausnehmungen ausgebildet sind, in ihrer Position fixiert.
Ferner weist das System 10 ₁ ein Verbindungselement 54 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Befestigungsteil 44 des Gehäuses 40 ausgebildet ist und drei Befestigungsabschnitte 56 umfasst, die im Bereich ihrer freien Enden 57 jeweils einen radial nach innen weisenden Vorsprung 58 aufweisen und konzentrisch um eine Längsachse A angeordnet sind. Ein Einschraubstutzen 60 ist ebenfalls einstückig mit dem Befestigungsteil 44 ausgebildet und weist ein Innengewinde 62 auf, das ebenfalls konzentrisch um die Längsachse A angeordnet ist.
Das Fixierelement 24 und das Verbindungselement 54 stellen die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 64 zum Verbinden eines faseroptischen Lichtleiters 12 mit einer Lichtquelle 46 dar, welches Teil des Systems 10 ₁ sein kann, was aber nicht zwangsläufig der Fall sein muss. Insbesondere kann das Verbindungselement 54 auch auf andere Weise als mit einem Gehäuse 40 mit der Lichtquelle 46 verbunden sein.
In 2a) ist das in 1 dargestellte System 10 ₁ in einem ersten vormontierten Zustand gezeigt, während die 2b) die Ferrule 14 und das Verbindungselement 54 anhand einer Prinzipskizze nicht maßstabsgerecht und deutlich von der in den übrigen Figuren dargestellten Version vergrößert darstellt. 2b) dient ausschließlich dem besseren Verständnis, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit ein theoretischer Zustand dargestellt ist. Nachdem der faseroptische Lichtleiter 12 und die Ferrule 14, das Fixierelement 24 sowie das Dichtgehäuse 32 konzentrisch zur Längsachse A positioniert worden sind (vgl. 1), wird die Ferrule 14 soweit in das Verbindungselement 54 eingebracht, bis dass die Ferrule 14 mit ihrer Stirnfläche 20 auf der Leiterplatte 48 anliegt. Die Befestigungsabschnitte 56 weisen auf ihrer radialen Innenseite zu ihren freien Enden 57 hin gerichtete Verjüngungen 65 auf, so dass die Ferrule 14 auf einfache Weise in das Verbindungselement 54 eingebracht werden kann. Wie aus 2a) erkennbar, sind die Vorsprünge 58 der Befestigungsabschnitte 56 so angeordnet, dass sie in die Vertiefung 18 der Ferrule 14 eingreifen, wenn die Stirnfläche 20 auf der Leiterplatte 48 anliegt. Da die Befestigungsabschnitte 56 radial nach innen vorgespannt sind, liegen die Befestigungsabschnitte 56 im Bereich der Vorsprünge 58 an der Kontaktfläche 14 in der Verjüngung 18 an und es wird eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche 16 aufgebracht, die eine Vorfixierung der Ferrule 14 und folglich des faseroptischen Lichtleiters 12 in der in 2a) gezeigten Position bewirkt, in der die Stirnfläche 20 auf der Leiterplatte 48 aufliegt. Die Vorspannung ist so gewählt, dass zum Einbringen der Ferrule 14 in das Verbindungselement 54 kein Werkzeug notwendig ist. Die erste Haltekraft ist so bemessen, dass das Eigengewicht des faseroptischen Lichtleiters 12 und die mit ihm im hier gezeigten ersten vormontierten Zustand verbundenen Bauteile keine Änderung der Position der Ferrule 14 und des faseroptischen Lichtleiters 12 bewirkt. Wie insbesondere aus 2b) erkennbar, weisen die Vorsprünge 58 erste konisch verlaufende Flächen 66 und die Vertiefung 18 hierzu korrespondierende zweite konisch verlaufende Flächen 69 auf. Hierdurch wird bewirkt, dass die Ferrule 14 und der faseroptische Lichtleiter 12 wieder aus dem Verbindungselement 54 entfernt werden können, beispielsweise, wenn der faseroptische Lichtleiter 12 ausgetauscht werden soll. Hierbei werden die Befestigungsabschnitte 56 etwas radial nach außen gedrückt. Die erste Haltekraft ist so gewählt, dass auch das Entfernen ohne Werkzeug möglich ist.
In 3 ist das in 1 dargestellte System 10 ₁ in einem zweiten vormontierten Zustand gezeigt, in welchem das Fixierelement 24 in den Einschraubstutzen 60 eingeschraubt ist, so dass zwischen dem Fixierelement 24 und dem Gehäuse 40 eine zweite Gewindeverbindung 67 gebildet wird. Wie bereits oben erläutert, weist das Fixierelement 24 einen ersten und einen zweiten Außengewindeabschnitt 26, 28 auf, die durch eine radiale Erweiterung 30 voneinander getrennt sind. Das Fixierelement 24 wird über den ersten Außengewindeabschnitt 26 soweit eingeschraubt, bis dass die radiale Erweiterung 30 am Einschraubstutzen 60 anliegt. Da nun auch die betreffende, nicht dargestellte Dichtung am Einschraubstutzen 60 anliegt, ist sichergestellt, dass über die zweite Gewindeverbindung 67 keine Feuchtigkeit eindringen kann. Das Fixierelement 24 kontaktiert dabei die Befestigungsabschnitte 56, so dass sie radial nach innen auf die Kontaktfläche 16 gedrückt werden, so dass eine zweite Haltekraft wirkt, die größer ist als die erste Haltekraft. Insbesondere verhindert der Kontakt zwischen dem Fixierelement 24 und den Befestigungsabschnitten 56, dass sich letztere radial nach außen bewegen können, wenn axial, von der Lichtquelle 46 weg gerichtete Kräfte auf den faseroptischen Lichtleiter 12 und die Ferrule 14 wirken. Die zweite Haltekraft ist dabei so gewählt, dass alle während des Betriebs des Systems 10 ₁ auftretenden Belastungen sicher aufgenommen werden können. Um den faseroptischen Lichtleiter 12 zerstörungsfrei von der Lichtquelle 46 lösen, muss zunächst das Fixierelement 24 entfernt werden.
In 4 ist das in 1 dargestellte System 10 ₁ in einem fertig montierten Zustand gezeigt. Das Dichtgehäuse 32 ist nun vollständig auf den zweiten Außengewindeabschnitt 28 des Fixierelements 24 aufgeschraubt, so dass es an der radialen Erweiterung 30 anliegt. Da nun auch die betreffende, nicht dargestellte Dichtung am Dichtgehäuse 32 anliegt, ist sichergestellt, dass über die erste Gewindeverbindung 38 keine Feuchtigkeit eindringen kann. Das Dichtgehäuse 32 und das Dichtelement 34 weisen zueinander korrespondierende konische Kontaktflächen 68 auf, so dass das Dichtelement 34 beim Aufschrauben des Dichtgehäuses 32 radial nach innen bewegt und auf den faseroptischen Lichtleiter 12 gepresst wird. Dabei wird die Ferrule 14 über ihre Stirnfläche 20 spielfrei auf die Leiterplatte 48 gepresst. Das System 10 ₁ ist nun von Seiten des faseroptischen Lichtleiters 12 abgedichtet und betriebsbereit.
In 5 ist das ist das in 4 dargestellte System 10 ₁ in einem fertig montierten Zustand perspektivisch gezeigt.
In 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems 10 ₂ ausschnittsweise anhand einer Schnittdarstellung gezeigt. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch vom ersten Ausführungsbeispiel, dass ein Dichtring 70 zwischen der Leiterplatte 48 und dem Befestigungsteil 44 des Gehäuses 40 angeordnet ist, so dass die als LED 50 ausgeführte Lichtquelle 46 auch seitens des Gehäuses 40 gegen Feuchtigkeit und Wasser abgedichtet ist.
Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 64 und das erfindungsgemäße System 10 nicht nur zum Verbinden des faseroptischen Lichtleiters mit einer Lichtquelle 46 verwendet werden kann, sondern auch, um den faseroptischen Lichtleiter lösbar mit einem optischen Bauteil zu verbinden, das mit Licht versorgt werden soll. In diesem Fall kann der faseroptische Lichtleiter an beiden Enden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet und als Adapter ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

10, 10₁, 10₂: System
12: Lichtleiter
14: Ferrule
16: Kontaktfläche
18: Vertiefung
20: Stirnfläche
22: Ausnehmung
24: Fixierelement
26: erster Außengewindeabschnitt
28: zweiter Außengewindeabschnitt
30: radiale Erweiterung
32: Dichtgehäuse
34: Dichtelement
36: Innengewinde
38: erste Gewindeverbindung
40: Gehäuse
42: Trägerteil
44: Befestigungsteil
46: Lichtquelle
48: Leiterplatte
50: LED
52: Positionierungsmittel
54: Verbindungselement
56: Befestigungsabschnitt
57: freies Ende
58: Vorsprung
60: Einschraubstutzen
62: Innengewinde
64: Vorrichtung
65: Verjüngung
66: erste konisch verlaufende Flächen
67: zweite Gewindeverbindung
68: konische Kontaktflächen
69: zweite konisch verlaufende Flächen
70: Dichtring
A: Längsachse

Claims

Vorrichtung zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Lichtquelle (46), wobei ein Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Ferrule (14) verbunden ist, die eine Kontaktfläche (16) aufweist, umfassend – ein mit der Lichtquelle (46) verbindbares Verbindungselement (54), in welches die Ferrule (14) einbringbar ist und welches eine Anzahl von bewegbaren Befestigungsabschnitten (56) aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte (56) vorgespannt sind und mit der Kontaktfläche (16) zusammenwirken, wenn die Ferrule (14) in das Verbindungselement (54) eingebracht ist, wodurch eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, und – ein Fixierelement (24), welches derart positionierbar ist, dass es mit den Befestigungsabschnitten (56) so zusammenwirkt, dass eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, die größer ist als die erste Haltekraft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haltekraft so groß ist, dass der faseroptische Lichtleiter (12) zerstörungsfrei in das Verbindungselement (54) einbringbar und aus ihm entfernbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (24) so mit den Befestigungsabschnitten (56) zusammenwirkt, dass die zweite Haltekraft so groß ist, dass der faseroptische Lichtleiter (12) ohne Entfernen des Fixierelements (24) nicht mehr zerstörungsfrei aus dem Verbindungselement (54) entfernbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferrule (14) eine oder mehrere von der Kontaktfläche (16) ausgehende Vertiefungen (18) aufweist, in welche die Befestigungsabschnitte (56) einbringbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (56) erste konisch verlaufende Flächen (66) und die Ferrule (14) hierzu korrespondierende zweite konisch verlaufende Flächen (69) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (46) in einem Gehäuse (40) angeordnet ist und das Fixierelement (24) mit dem Gehäuse (40) verbindbar ist, wobei durch die beim Verbinden ausgeführte translatorische Bewegung des Fixierelements (24) die Befestigungsabschnitte (56) gegen die Kontaktfläche (16) gepresst werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (24) über eine zweite Gewindeverbindung (67) mit dem Gehäuse (40) verschraubbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Dichtelement (34) zum Abdichten des faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) gegenüber der Vorrichtung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtgehäuse (32) mit dem Fixierelement (24) verbindbar ist und derart mit dem Dichtelement (34) zusammenwirkt, dass mittels der beim Verbinden ausgeführten translatorischen Bewegung das Dichtelement (34) gegen den faseroptischen Lichtleiter (12) gepresst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtgehäuse (32) über eine erste Gewindeverbindung (38) mit dem Fixierelement (24) verschraubbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (46) eine Anzahl von LEDs (50) umfasst, die auf einer im Gehäuse (40) angeordneten Leiterplatte (48) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) zweiteilig ausgebildet ist und ein Trägerteil (42) und ein Befestigungsteil (44) umfasst, die miteinander verbindbar sind, wobei der Befestigungsteil (44) eine Anzahl von Einschraubstutzen (60) aufweist, in welche das Fixierelement (24) einschraubbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (54) mit dem Befestigungsteil (44) verbindbar ist oder einstückig mit dem Befestigungsteil (44) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (42) und/oder das Befestigungsteil (44) Positionierungsmittel zum Positionieren der Leiterplatte (48) aufweisen, die mit der Leiterplatte (48) zusammenwirken, wenn das Trägerteil (42) und das Befestigungsteil (44) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschraubstutzen konzentrisch zur LED (50) angeordnet ist, wenn das Trägerteil (42) und das Befestigungsteil (44) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von mit der Leiterplatte (48) zusammenwirkenden Dichtringen (70) vorgesehen ist, welche die LEDs (50) umschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferrule (14) eine Stirnfläche (20) aufweist, von der eine Ausnehmung (22) ausgeht, in welche die LED (50) einbringbar ist.
System zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Lichtquelle (46), wobei ein Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Ferrule (14) verbunden ist, die eine Kontaktfläche (16) aufweist umfassend – ein Gehäuse (40), in welchem die Lichtquelle (46) angeordnet ist, – ein Verbindungselement (54), welches mit dem Gehäuse (40) verbindbar ist oder einstückig mit dem Gehäuse (40) ausgebildet ist, wobei die Ferrule (14) in das Verbindungselement (54) einbringbar ist und das Verbindungselement (54) eine Anzahl von radial bewegbaren Befestigungsabschnitten (56) aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte (56) radial vorgespannt sind und mit der Kontaktfläche (16) zusammenwirken, wenn die Ferrule (14) in das Verbindungselement (54) eingebracht ist, wodurch eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, und – ein Fixierelement (24), welches derart positionierbar ist, dass es mit den Befestigungsabschnitten (56) so zusammenwirkt, dass eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, die größer ist als die erste Haltekraft.
Ferrule (14) zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Lichtquelle (46) mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder eines Systems nach Anspruch 18, wobei die Ferrule (14) mit einem Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) verbunden ist und eine Kontaktfläche (16) aufweist, über welche die Ferrule (14) mit Befestigungsabschnitten (56) eines Verbindungselements der Vorrichtung (64) oder des Systems (10) zusammenwirkt, wenn die Ferrule (14) in das Verbindungselement (54) eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferrule (14) eine oder mehrere von der Kontaktfläche (16) ausgehende Vertiefungen (18) aufweist, in welche die Befestigungsabschnitte (56) der Vorrichtung (64) oder des Systems (10) einbringbar sind.
Verfahren zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Lichtquelle (46), wobei ein Ende des faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Ferrule (14) verbunden ist, die eine Kontaktfläche (16) aufweist, umfassend folgende Schritte: – Einbringen der Ferrule (14) in ein Verbindungselement (54), welches mit dem Lichtleiter (12) verbindbar ist und eine Anzahl von radial bewegbaren Befestigungsabschnitten (56) aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte (56) radial vorgespannt sind und mit der Kontaktfläche (16) zusammenwirken, wenn die Ferrule (14) in das Verbindungselement (54) eingebracht ist, wodurch eine erste Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, und – Positionieren eines Fixierelements (24) derart, dass es mit den Befestigungsabschnitten (56) so zusammenwirkt, dass eine zweite Haltekraft auf die Kontaktfläche (16) aufgebracht wird, die größer ist als die erste Haltekraft.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, des Systems nach Anspruch 18, der Ferrule (14) nach Anspruch 19 und des Verfahrens nach Anspruch 20 zum Verbinden eines faseroptischen oder starren Lichtleiters (12) mit einer Lichtquelle (46) für Anwendungen in der Fahrzeugtechnik, der Schifffahrt, der Luftfahrt, der Industrie, der Gebäudetechnik und der Aquaristik.