-
Die
Erfindung betrifft ein fiberoptisches Beleuchtungssystem.
-
Fiberoptische
Beleuchtungssysteme sind seit vielen Jahren ein bedeutsamer Sektor
der Beleuchtungstechnik, der sich zunehmender Beliebtheit erfreut.
Das fiberoptische Beleuchtungssystem umfasst dabei immer einen Lichtleiter,
der aus einer Vielzahl einzelner Lichtleitfasern bestehen kann.
Durch eine geeignete Lichtquelle wird Licht in den Lichtleiter eingespeist
und tritt je nach Verwendungszweck und Modifikation des Lichtleiters
in vorgegebenen Bereichen wieder aus dem Lichtleiter aus. Unterschieden werden
kann dabei zwischen Endlichtern und Seitenlichtern. Bei Endlichtern
tritt das eingespeiste Licht am Ende des Lichtleiters wieder aus,
während
bei Seitenlichtern eine Oberfläche
des Lichtleiters derart bearbeitet wurde, dass es zu einem seitlichen Lichtaustritt
kommt.
-
Fiberoptische
Beleuchtungssysteme haben den Vorteil, dass die Lichtquelle und
der Austrittsort des Lichtes voneinander getrennt sind. Da der Lichtleiter
in der Regel in seinen Dimensionen sehr viel kleiner als eine herkömmliche
Lichtquelle ausgelegt ist, kann eine zufriedenstellende Beleuchtung
auch noch bei sehr geringem Bauraum und komplexen Raumgeometrien
sichergestellt werden. Weiterhin können mit einer einzigen Lichtquelle
mehrere End- und Seitenlichter bedient werden. Zudem ist die Hitzeentwicklung
an den Lichtaustrittspunkten äußerst gering,
so dass hitzesensitive Gegenstände
beleuchtet werden können
und auch eine Beleuchtung in Bereichen installiert werden kann,
in denen sonst Probleme aufgrund der Hitzeentwicklung zu erwarten wären. Da
die Lichtleiter lediglich Licht emittieren und keine elektrischen
Vorgänge
stattfinden eignen sich fiberoptische Beleuchtungssysteme weiterhin
für sicherheitsrelevante
Beleuchtungssysteme. Zudem ist der Lichtleiter in der Regel metallfrei,
so dass Spezialverwendungen, zum Beispiel in der Magnetometrie oder
NMR-Technik, möglich
sind.
-
Bei
fiberoptischen Beleuchtungssystemen der vorgenannten Art besteht
seit vielen Jahren das Bestreben, die eingespeisten Lichtleistungen
immer weiter zu erhöhen.
Bei Lichtleitern aus Kunststoff, insbesondere Acrylharzen, wird
allerdings materialbedingt bereits eine Glasübergangstemperatur bei Temperaturen
von etwa 80° Celsius
erreicht. Gerade im Bereich einer Einkopplungsfläche des Lichtes in den Lichtleiter
kann es demnach bei gesteigerten Lichtleistungen zu einer irreversiblen
thermischen Schädigung
des Lichtleiters kommen. Wird Glas als Werkstoff für die Lichtleiter
eingesetzt, so werden zwar theoretisch höhere Temperaturen toleriert,
denn die Schmelztemperatur der verwendeten Gläser liegt etwa im Bereich von
350°C, jedoch
werden in der Regel Kunststoffkleber zur Fixierung der einzelnen Lichtleitfasern
im Bereich der Hülse
eingesetzt, die schon bei Temperaturen von > 100°C
allmählich schmelzen
und thermisch zersetzt werden.
-
Herkömmliche
fiberoptische Beleuchtungssysteme weisen eine Vorrichtung zur Einspeisung von
Licht in den Lichtleiter auf, die eine metallische Hülse zur
Aufnahme des Lichtleiters im Bereich einer Einkopplungsfläche des
Lichtes umfasst. Insbesondere im Bereich der Einkopplungsfläche wird
Licht an der metallischen Hülse
absorbiert und in Wärme
umgesetzt. Da auch bei stark zusammengepresstem Lichtleitfasern
immer noch etwa 15% des Lichtleiters aus Hohlräumen besteht, kommt es bei
starken Lichtleistungen zu einer deutlichen Erwärmung im Bereich der Einspeisung.
Der Effekt kann sich noch verstärken,
wenn das Ende des Lichtleiters, das in die Hülse aufgenommen werden soll,
durch Acrylharzkleber verstärkt
ist, da diese keine Lichtleiter sind und Licht in einem erheblichen
Maße in
Wärme umsetzen. Schließlich kann
beim Polieren der Einkopplungsfläche
des Lichtleiters Staub in vorhandene Hohlräume eindringen. Die Staubpartikel
stellen einen weiteren Ort dar, an dem absorbiertes Licht in Wärme umgewandelt
werden kann.
-
US 6 201 915 B1 offenbart
ein faseroptisches Beleuchtungssystem sowie ein Herstellungsverfahren
für ein
solches, bei dem ein aus mehreren Fasern bestehender Lichtleiter
an seinem Ende fixiert werden kann. Dazu wird unter anderem eine durchsichtige
Hülse (
86) über die
einzelnen Lichtleitfasern des Lichtleiters geschoben. Nachdem diese erste
transparente Hülse
(
86) aufgezogen ist, wird eine weitere Hülse (
100)
aufgesetzt, das Ende des Lichtleiters in eine Gussform geführt und
diese Gussform mit einem transparenten Kunstharz ausgegossen. Nach
dem Aushärten
des Kunstharzes wird der Endbereich mit der zweiten Hülse (
100)
abgeschnitten. Es verbleibt ein Lichtleiterende, das durch den Kunstharz-Formling
zusammengehalten wird, wobei die transparente Hülse (
86) im hinteren
Bereich dieses Kunstharz-Formlings eingegossen ist. Da es an der
Phasengrenzfläche
zwischen dem Kunstharz-Formling
und der Hülse
zu einer unerwünschten Lichtbrechung/Lichtstrahlung
kommt, sind thermische Schädigungen
im Bereich der Einkopplungsfläche
des Lichtes in den Lichtleiter zu erwarten.
-
Aus
EP 905 534 A2 und
DE 37 44 367 C1 sind
transparente Glashülsen
für Lichtleiter
bekannt, die in faseroptischen Beleuchtungssystemen verwendet werden
können.
-
EP 898 184 A2 offenbart
schließlich
eine Koppelvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Koppelvorrichtung
für Lichtleitfasern,
bei dem ein Bündel
von Lichtleitfasern mit ihren Enden in eine Hülse eingeführt und die Hülse in radialer
Richtung zur Klemmung des Bündels
innerhalb der Hülse
zusammengedrückt
wird. Ein Endbereich des Bündels von
Lichtleitfasern wird derart erwärmt,
dass der Querschnitt der Hülse
vollständig
durch die Lichtleitfasern ausgefüllt
ist und die Lichtleitfasern in der Hülse durch Pressverbindung gehalten
sind.
-
Die
genannten Druckschriften offenbaren keinerlei Maßnahmen zur Vermeidung von
thermischen Schädigungen
im Bereich der Einkopplungsfläche
des Lichtes in den Lichtleiter, um höhere Lichtleistungen zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, auch bei erhöhten Lichtleistungen
eine thermische Schädigung
im Bereich der Einkopplungsfläche
des Lichtes in den Lichtleiter zu vermeiden.
-
Die
Aufgabe wird durch das fiberoptische Beleuchtungssystem mit den
im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
-
Das
erfindungsgemäße fiberoptische
Beleuchtungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass es eine Vorrichtung
zur Einspeisung von Licht in den Lichtleiter beinhaltet, die eine
in Teilen oder vollständig
aus einem transparenten Material bestehende Hülse zur Aufnahme des Lichtleiters
im Bereich der Einkopplungsfläche
des Lichtes in den Lichtleiter umfasst, wobei die Hülse eine
Lichtleitstruktur aufweist, die in die Hülse eingespeistes Licht vom
Lichtleiter weg leitet. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass in
die Hülse
eingespeistes Licht vom Lichtleiter weggeleitet wird, sondern erleichtert
auch das Einfädeln
des Lichtleiters in die Hülse
bei der Montage. Ergänzend oder
alternativ hierzu weist die Hülse
an ihrer Endseite eine Fase auf, deren Außenfläche in einem solchen Winkel
zur Längsachse
des Lichtleiters steht, das austretendes Lichts vom Lichtleiter
weggeleitet wird. Der Winkel ist von dem geometrischen Design der
Hülse als
auch von den Lichtbrechungskoeffizienten des verwendeten Werkstoffes
abhängig
und lässt
sich nur individuell festlegen.
-
Insbesondere
das frontal auf die Hülse
im Bereich der Einkoppelungsebene des Lichtleiters treffende Licht
wird nicht mehr wie bei herkömmlichen
Hülsen
absorbiert, sondern tritt in die Hülse ein und wird weggeleitet.
Da die Hülse
transparent ist, wird zudem Streulicht nicht mehr oder allenfalls
in einem sehr geringen Maße
in den Bereich der Einspeisung zurück reflektiert. Es hat sich überraschenderweise
gezeigt, dass mit dieser relativ einfachen Maßnahme eine deutliche Steigerung
der eingespeisten Lichtleistungen gegenüber Beleuchtungssystemen mit
herkömmlichen
metallischen oder transparenten Hülsen erzielt werden kann, ohne
dass eine thermische Schädigung
des Lichtleiters befürchtet
werden muss.
-
Als
transparentes Material kommen vorzugsweise Glas oder Kunststoffe
in Frage. Bei letzteren kann die Hülse insbesondere aus einem
oder mehreren der Kunststoffe Cyclopolyolefin-Copolymere (COC),
Polyethylen (PE), Ionomer-Copolymerisate (EIM), Polypopylen (PP),
Polystyrol (PS), Acrylnitril-Butatien-Styrol
(ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Acrylharz, Polybutylacrylat (PBA),
Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyoxymethylen (POM), Polyamide,
Polycarbonat (PC), armorphes Polyethylenterephthalat (PET-A), ungesättigtes
Polyesterharz (UP) und Epoxid-Harze (EP) geformt sein. Die genannten polymeren
Werkstoffe erlauben eine einfache und kostengünstigen Massenfertigung der
Hülsen.
-
Die
Auswahl des konkreten Werkstoffes ist anwendungsspezifisch zu treffen.
Sie kann beispielsweise abhängen
vom Emissionsspektrum der Lichtquelle. Bei starken Infrarotstrahlern
sollte der Werkstoff in diesem Bereich nur eine geringe Absorption zeigen,
um die thermische Belastung im Bereich der Einkopplungsfläche des
Lichtleiters möglichst
gering zu halten. Andere Auswahlparameter können sich beispielsweise auf
das Verhalten des Werkstoffs gegen Umwelteinflüsse beziehen. So kann applikationsbedingt
das Verhalten des Werkstoffs gegenüber Feuchtigkeit, Chemikalien,
atmosphärischen
Einflüssen
und energiereicher Strahlung relevant sein. Ferner kann das Brandverhalten,
Verschleiß-
und Gleitverhalten, thermisches Verhalten, elektrisches Verhalten
und Festigkeitsverhalten bei der Auswahl bestimmend sein. Bei der Verwendung
von Kunststoffen kann selbstverständlich jede stoffliche Modifizierung
der Polymere zur Optimierung seiner Eigenschaften genutzt werden,
sofern die Transparenz des modifizierten Materials gegeben ist.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung vorgenannter Lichtleitstrukturen
wird die der Einkopplungsfläche
gegenüberliegende
Endseite der Hülse
zumindest teilweise, insbesondere trichterförmig, aufgeweitet. Dies hat
nicht nur den Vorteil, dass in die Hülse eingespeistes Licht vom
Lichtleiter weggeleitet wird, sondern erleichtert auch das Einfädeln des Lichtleiters
in die Hülse
bei der Montage. Ergänzend oder
alternativ hierzu weist die Hülse
an ihrer Endseite eine Fase auf, deren Außenfläche in einem solchen Winkel
zur Längsachse
des Lichtleiters steht, das austretendes Lichts vom Lichtleiter
weggeleitet wird. Der Winkel ist von dem geometrischen Design der
Hülse als
auch von den Lichtbrechungskoeffizienten des verwendeten Werkstoffes
abhängig
und lässt
sich nur individuell festlegen.
-
Zur
Herstellung des erfindungsgemäßen fiberoptischen
Beleuchtungssystems wird ein Lichtleiter bzw. einzelne Lichtleitfasern
aus einem Material, insbesondere Kunststoff oder Glas, verwendet,
das bei Erwärmung
eine Durchmesserexpansion einhergehend mit einer Längenkontraktion
zeigt. Der Lichtleiter bzw. die Lichtleitfasern werden in die transparente
Hülse eingeführt und
solange mit Licht bestrahlt, bis die Temperatur des Lichtleiters
bzw. der Lichtleitfasern im Bereich der Hülse zu einer Durchmesserexpansion
einhergehend mit einer Längenkontraktion
der des Lichtleiters bzw. Lichtleitfasern führt. Wenn der Lichtleiter bzw.
die Lichtleitfasern aus Kunststoff bestehen, so ist bevorzugt, dass
die Temperatur im Bereich der Hülse
70 bis 160° Celsius,
insbesondere 100 bis 130° Celsius,
erreicht. Der Lichtleiter bzw. die Lichtleitfasern zeichnen sich
dabei dadurch aus, dass sie zumindest teilweise aus einem Kunststoff
bestehen, der im Temperaturbereich von 70 bis 160° Celsius,
insbesondere 100 bis 130° Celsius,
eine Durchmesserexpansion einhergehend mit einer Längenkontraktion
vollzieht. Vorzugsweise wird als Kunststoff ein Acrylharz, insbesondere
Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polymethacrylmethylimid (PMMI),
eingesetzt. Ist der Lichtleiter aus Glas, so wer den vorzugsweise
Temperaturen im Bereich von 250° bis
450°C, insbesondere
300°C bis
400°C, vorgegeben
bzw. zeigt das Material in diesen Temperaturbereichen die gewünschten
Eigenschaften. Es hat sich gezeigt, dass eine besonders gleichmäßige und
homogene Expansion der Lichtleitfaser durch die lichtinduzierte
Verschweißtechnik
erreicht werden kann. Die Verschweißung mit der Hülse hat
sich in der Praxis als sehr stabil erwiesen. Die Verwendung von
Licht zum Verschweißen
der Lichtleitfasern hat gegenüber
den herkömmlichen
thermischen Verfahren den Vorteil, dass mit geringem apparativen
Aufwand sehr viel genauer und gleichmäßiger eine Expansion des Materials
im Bereich der Hülse
erreicht werden kann.
-
Während der
Bestrahlung wird die bereitgestellte Lichtenergie vorzugsweise gesteuert
oder geregelt. So kann insbesondere erreicht werden, dass die Temperatur
für 0,5
bis 10 Minuten aufrecht erhalten wird. Selbstverständlich hängt die
Steuerung bzw. Regelung stark von den konkreten Materialeigenschaften
der Lichtleitfasern und der transparenten Hülse sowie den geometrischen
Faktoren der Bestrahlungseinrichtung ab. Bei der Optimierung steht im
Vordergrund, dass die Expansion der Lichtleitfasern in Querrichtung
zum Lichtleiter möglichst
homogen und gleichmäßig erfolgt
und zudem eine lokale thermische Schädigung des Materials möglichst
vermieden wird. Nach der Verschweißung sind die Zwischenräume zwischen
den einzelnen Lichtleitfasern eines Lichtleiters durch die thermische
Behandlung verringert. Im Querschnitt zu seiner Längsachse zeigt
der Lichtleiter dann insbesondere eine wabenförmige Kontur.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
Prinzipskizze eines fiberoptischen Beleuchtungssystems;
-
2 und 3 jeweils
einen Längs-
und Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Hülse in zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen;
-
4 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Hülse gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel;
-
5a, 5b einen
Querschnitt durch einen Lichtleiter vor und nach einer lichtinduzierten Verschweißung und
-
6 eine
Bestrahlungseinrichtung zur Verschweißung des Hülse mit einem Lichtleiter.
-
Die 1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau eines fiberoptischen Beleuchtungssystems 10,
wie es im Bereich der Beleuchtungstechnik für End- und Seitenlichter Einsatz
finden kann. Das fiberoptische Beleuchtungssystem 10 umfasst
eine Lichtquelle 12 und eine Vorrichtung 14 zur
Einspeisung von Licht in einen Lichtleiter 16 aus Kunststoff.
Die Vorrichtung 14 kann auch als elypsoides System ausgestaltet werde.
-
Als
Lichtquelle 12 kann prinzipiell jeder elektromagnetische
Wellen aus dem sichtbaren Spektralbereich emittierende Erreger dienen.
Selbstverständlich
wird aus Kostengründen
der Rückgriff
auf bekannte Lichtquellen in der Regel sinnvoll sein. Mit Hilfe
der noch näher
erläuterten
Maßnahmen
können beispielsweise
Lichtleistungen von über
150 Watt toleriert werden.
-
Die
Vorrichtung 14 zur Einspeisung des Lichts in den Lichtleiter 16 umfasst
in diesem konkreten Ausführungsbeispiel
eine Optik 18, die das von der Lichtquelle 12 emittierte
Licht bündelt
und dem Lichtleiter 16 zuleitet. Die Optik 18 kann
auch dichroitische beschichtete Linsensysteme umfassen, die einen
IR-Anteil des emittierten
Lichtes der Lichtquelle 12 mindern.
-
Ferner
umfasst die Vorrichtung 14 eine Hülse 20, die als Aufnahme
für den
Lichtleiter 16 dient. Auf die weiteren Eigenschaften der
Hülse 20 wird
im folgenden näher
eingegangen. Von ihren geometrischen Dimensionen ist die Hülse 20 auf
Kompatibilitätsgründen den
Abmessungen herkömmlicher
metallischer Hülsen
angepasst, d. h. sie weist an ihrer Schmalseite einen Durchmesser
von etwa 30 mm auf. Natürlich
kann das Design der jeweiligen Applikation angepasst werden. Naturgemäß weist
die Hülse 20 eine
hier nicht sichtbare konzentrische Innenbohrung auf, die ein Ende
des Lichtleiters 16 aufnimmt. Ein Durchmesser der Innenbohrung
ist dem Durchmesser des Lichtleiters 16 anzupassen.
-
Die 2 zeigt
die Hülse 20 in
einem Längsschnitt
und eine Draufsicht auf die Hülse 20 mit
einem eingespannten Lichtleiter 16. Der Lichtleiter 16 besteht
aus einer Vielzahl einzelner Lichtleitfasern 22, die möglichst
dicht gepackt in der Innenbohrung 24 der Hülse 20 liegen.
Das der Lichtquelle 12 zugewandte Ende des Lichtleiters 16 bzw.
seiner Lichtleitfasern 22 wird in der Regel eingeebnet
und poliert, so dass sich eine Einkopplungsfläche 26 senkrecht zur Längserstreckung
der Hülse 20 ergibt.
Eine der Einkopplungsfläche 26 gegenüber liegende
Endseite 30 im Umfang verstärkt ist. Die Verstärkung dient
zur Verankerung der Hülse 20 in
dem fiberoptischen Beleuchtungssystem 10.
-
Die
Hülse 20 besteht
in Teilen oder vollständig
aus einem transparenten Material, das Glas oder beispielsweise Kunststoff
sein kann. Bei letzterem zeichnen sich die kommerziell-erhältlichen
Kunststoffe Cyclopolyolefin-Copolymere
(COC), Polyethylen (PE), Ionomer-Copolymerisate (EIM), Polypopylen (PP),
Polystyrol (PS), Acrylnitril-Butatien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril
(SAN), Acrylharz, Polybutylacrylat (PBA), Polymethylmethacrylat
(PMMA), Polyoxymethylen (POM), Polyamide, Polycarbonat (PC), armorphes
Polyethylenterephthalat (PET-A), ungesättigtes Polyesterharz (UP)
und Epoxid-Harze (EP) aus. Im den im weiteren beschriebenen konkreten Ausführungsbeispielen
wurden die Hülsen
aus Acrylharz gefertigt.
-
Wenn
Licht frontal auf die Einkopplungsfläche 26 der Hülse 20 gemäß 2 fokussiert
wird, so kann das im Bereich der Einkoppelungsfläche 26 des Lichtleiters 16 auftreffende
Licht in die Hülse 20 treten,
ohne absorbiert zu werden. Allein mit dieser Maßnahme kann bereits die Wärmeentwicklung
im Bereich der Einkopplungsfläche 26 deutlich
reduziert werden.
-
Nach
einer in 3 dargestellten Ausführungsform
der Hülse 20 wird
der Wandlung von Lichtenergie in thermische Energie weiterhin dadurch entgegen
gesteuert, dass die Hülse 20 eine
geeignete Lichtleitstruktur aufweist. Auch die gemäß 3 verwendete
Hülse besteht
aus einem transparenten Acrylharz. Die in ihrem Innendurchmesser
gegenüber
der Ausführung
gemäß 2 reduzierte
Innenbohrung 24 nimmt wiederum den Lichtleiter 16 auf. Ein
Außenumfang
der Hülse 20 verjüngt sich
an seiner der Einkopplungsfläche 26 gegenüberliegenden Endseite 30,
so dass sich eine abgeschrägte
Fase 32 ausbildet. Die Hülse 20 wird zum Zwecke
der Arretierung in dem fiberoptischen Beleuchtungssystem 10 von
einer weiteren Spannhülse 34 aufgenommen.
-
Die
Hülse 20 selbst
ist zumindest bereichsweise aufgrund ihrer Materialeigenschaften
Lichtleiter, d. h. im Bereich der Einkopplungsfläche 26 eingespeistes
Licht bzw. aus dem Lichtleiter 16 abgestrahltes Streulicht
wird in Richtung der Endseite 30 weggeleitet. Ein Winkel
der Fase 32 zur Längsachse
des Lichtleiters 16 wird dabei so vorgegeben, dass das aus
der Hülse 20 austretende
Licht vom Lichtleiter 16 weggeleitet wird. Im vorliegenden
Fall wurde ein Winkel von ca. 45° vorgegeben.
-
In
der 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform
der Hülse 20 in
einem Längsschnitt dargestellt.
An seiner der Einkopplungsfläche 26 gegenüberliegenden
Endseite 30 ist die Hülse 20 trichterförmig aufgeweitet.
Diese Maßnahme
und gegebenenfalls ein zusätzliches
Abschrägen
der Fase 32 leitet austretendes Licht vom Lichtleiter 16 weg.
-
Die
erfindungsgemäß verwendeten
Lichtleitfasern 22 bestehen zumindest teilweise aus einem Material,
das bei Erwärmung
eine Durchmesserexpansion einhergehend mit einer Längenkontraktion vollzieht.
Das Material kann Glas oder Kunststoff sein. Wird ein Kunststoff
eingesetzt, so liegt der Temperaturbereich bei 70 bis 160° Celsius,
insbesondere bei 100 bis 130° Celsius.
Beispielhaft seien hier Werkstoffe wie Polymethylmethacrylat (PMMA)
und Polymethacrylmethylimid (PMMI) genannt. Wenn der Lichtleiter 16 bzw.
seine Lichtleitfasern 22 aus Glas sind, so sollte das Material
die genannten Eigenschaften bei Temperaturen von 250°C bis 450°C, insbesondere
300°C bis
400°C, zeigen.
Um die einzelnen Lichtleitfasern 22 des Lichtleiters 16 möglichst dauerhaft
und gleichmäßig in der
Hülse 20 zu
verspannen, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
die Verschweißung
lichtinduziert durchzuführen.
Nachfolgend wird dies mit einem Lichtleiter 16 bzw. Lichtfasern 22 aus
Kunststoff näher
beschrieben. Die Verschweißung
mit Lichtleitern aus Glas ist analog – dann aber mit höheren Temperaturen – durchzuführen.
-
In
den 5a und 5b ist
schematisch eine Draufsicht auf die Einkopplungsfläche 26 des Lichtleiters 16 vor
und nach der Verschweißung
mit der Hülse 20 dargestellt.
Wie deutlich wird, sind zwischen den einzelnen Lichtleitfasern 22 vor
der Verschweißung
noch erhebliche Zwischenräume 36 vorhanden.
Ein Einfädeln
der einzelnen Lichtleitfasern 22 kann beispielsweise durch
Wahl einer trichterförmigen
Hülse 20 gemäß 4 erleichtert
werden.
-
Weiter
ist vorgesehen, dass eine Verschweißung des Lichtleiters 16 mit
Hilfe von Licht erfolgt, wobei durch die Expansion der Lichtleitfasern 22 in radialer
Richtung die Zwischenräume 36 geschlossen
bzw. verringert werden und eine mechanisch sehr stabile Verbindung
erstellt wird.
-
Eine
zur Herstellung geeignete Bestrahlungseinrichtung 38 lässt sich
schematisch der 6 entnehmen. Die Bestrahlung
zum Zwecke der Verschweißung
erfolgt frontal über
die Einkopplungsfläche 26 und/oder
seitlich durch die transparenten Seitenwandung der Hülse 20.
Die Bestrahlungseinrichtung 38 gemäß Ausführungsbeispiel umfasst hierzu mehrere
Lichtquellen 40, 42, 44, deren Emissionen eine
Bestrahlung aus vorgenannten Winkeln erlaubt. Die Lichtquellen 42, 44 und
weitere hier nicht dargestellte Lichtquellen werden ringförmig um
den Lichtleiter 16 angeordnet.
-
Die
bei der Bestrahlung bereitgestellte Lichtenergie wird gesteuert
oder geregelt. Dazu weist die Bestrahlungseinrichtung 38 eine
Auswerte- und Steuereinrichtung 46 auf. Die Auswerte- und
Steuereinheit 46 ist wiederum mit einem Sensor 48,
der unmittelbar im Bereich des Bestrahlungsobjektes angeordnet ist,
kommunikativ verbunden. Der Sensor 48 liefert ein Signal,
welches ein Maß für die bei
der Bestrahlung abgegebene Lichtintensität liefert. Derartige Lichtsensoren
sind bekannt, so dass auf ein näheres
Eingehen hierauf verzichtet wird.
-
Ferner
ist ein ebenfalls kommunikativ mit der Auswerte- und Steuereinheit 46 verbundener
Temperatursensor 50 vorhanden, der die Temperatur, die unmittelbar
im Bereich des Bestrahlungsobjektes herrscht, erfasst. Auch Temperatursensoren
sind aus dem Stand der Technik in vielfältigster Ausführung bekannt,
so dass auf eine nähere
Beschreibung verzichtet wird.
-
Die
Auswerte- und Steuereinheit 46 ermöglicht es nun, die von den
Lichtquellen 40, 42, 44 (und weiteren
nicht dargestellten Lichtquellen) bereitgestellte Lichtenergie so
zu steuern, dass die Temperaturen im Bereich der Hülse 70 bis
160° Celsius,
insbesondere 100 bis 130° Celsius,
erreichen. Selbstverständlich
ist diese Temperatur an den jeweiligen Werkstoff, aus dem die Lichtleitfasern 22 geformt sind,
anzupassen. Zur Steuerung werden die im Bereich des Bestrahlungsobjektes
erfassten Lichtintensitäten
und Temperaturen genutzt. Im konkreten Ausführungsbeispiel wurden PMMA-Fasern
verschweißt und
eine Temperatur zwischen 100 bis 130° Celsius vorgegeben. Die Temperatur
wurde für
0,5 bis 10 Minuten aufrechterhalten. Es versteht sich von selbst, dass
die Steuerparameter der Auswerte- und Steuereinheit von Fall zu
Fall der Art des verwendeten Werkstoffes für die Lichtleitfasern 22 und
die Hülse 20 sowie
der Geometrie dieser Komponenten angepasst werden müssen.