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Gürtellinse Man verwendet im Signalwesen oft sogenannte »Gürtellinsen«.
Diese haben die Eigenschaft, einen Teil des Lichtes einer in ihrem Innern befindlichen
Lichtquelle zu erfassen und vorzugsweise in die Horizontalebene zu lenken. Die Fig.1
zeigt eine solche Gürtellinse bisheriger Bauart im Längsschnitt, wobei das vordere
rechte Viertel der Gürtellinse herausgeschnitten worden ist, um an dem schräg schraffierten
Schnitt die Profilierung derselben zu zeigen. Die innere Fläche 1 der Gürtellinse
ist meist zylindrisch oder schwach konisch. Bei L befindet sich die Lichtquelle,
deren auf die Innenfläche 1 fallende Strahlen von dieser gebrochen werden. Die gebrochenen
Strahlen treffen die torischen Flächen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 und werden von diesen
horizontal gerichtet. Im allgemeinen sind diese Gürtellinsen oben und unten offen;
manchmal werden aber auch Gürtellinsen verwendet, wie sie in Fig. 2 dargestellt
sind.. Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine solche Gürtellinse. In der Fig.2 ist
der untere Teil der Gürtellinse abgebrochen. Auch in Fig. 2 ist das rechte Viertel
der Linse herausgeschnitten.. Diese Gürtellinse ist oben durch eine halbkugelförmige
Glaskappe 7 abgeschlossen., welche die Strahlen der Lichtquelle L unabgelenkt hindurchtreten
läßt.
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Die Ausnutzung des von der Lichtquelle emittierten Lichtstromes durch
eine Gürtellinse bisheriger Bauart ist insofern schlecht, als ein namhafter Teil
des von der Lichtquelle L ausgestrahlten Lichtes von der Fläche 1 nicht erfaßt wird
und verlorengeh.t. Durch die vorliegende Erfindung wird das durch die obere Austrittsöffnung
bisher vergeudete Licht nutzbar gemacht, dadurch, daß über der oberen öffnung der
Gürtellinse ein lichtreflektierender Deckel angeordnet wird, welcher vorzugsweise
mit der Gürtellinse aus einem Stück bestehen kann. Im letzteren Falle kann. bei
der Herstellung der erfindungsgemäßen Gürtellinse im Preßverfa.h,ren dieser lichtreflektierende
Deckel als Boden des Preßlings gepreßt werden.
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In den F ig. 3 bis 12 sind wesentlich schematisch verschiedene Ausführungsformen
von Gürtellinsen gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 3, 5,
7, 9 und 11 Längsschnitte durch die Gürtellinsen, bei denen das rechte Viertel zur
besseren Erkennbarkeit in der Zeichnung herausgeschnitten ist, während die Fig.
4, 6, 8, 10 und 12 Aufsichten bzw. Untersichten unter diese Gürtellinse sind.
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Die Fig. 3 zeigt eine Gürtellinse, bei welcher auf den Gürtellinsenkörper
8, der übrigens wie auch in allen späteren Figuren der Gürtellinse der Fig. 1 entspricht,
ein zylindrischer Körper 9 aufgesetzt ist. Dieser zylindrische Körper 9 trägt in
seinem Innern einen Hohlkonus 10, dessen Außenfläche 11 reflektierend gestaltet
ist, beispielsweise dadurch, daß diese Fläche versilbert ist, oder dadurch, daß
ein gegen die Fläche zu reflektierender Blechspiegel auf die Fläche 11 aufgesetzt
wird. Die Konusfläche il entsteht folgendermaßen: In der Fig. 3 ist 11 ein Stück
einer Parabel, deren Brennpunkt L ist. Dieses Parabelstück 11 rotiert um eine Achse,
welche die: Mittelsenkrechte der Gürtellinse ist, und bildet dadurch einen Hohlkonus.
Von L herkommende Lichtstrahlen werden nach Durchtritt durch die Innenfläche: 12
an der Fläche 11 reflektiert, gelangen auf die Fläche 13, durchdringen den Zylinder
9 senkrecht und treten durch die Fläche 14 parallel zur Horizontalebene aus. Die
Fig. 4 zeigt die neue Ausführung einer Gürtellinse gemäß Fig. 3. von oben gesehen.
Wird kein horizontaler Strahlenaustritt verlangt, so sind natürlich auch etwas abgeänderte
Formen der Fläche 11 möglich; sie kann kegelförmig sein, sie kann durch Rotation
eines je nach den gewünschten Bedingungen sinngemäß konstruierten Bogens entstehen.
Auch die dem Fachmann geläufige Korrektur des Spiegelfehlers durch entsprechende
Stellung der Flächen 11, 12, 13 und 14 mu.ß gegebenenfalls vorgenommen werden. In
den in der Patentschrift gegebenen schematischen Zeichnungen ist auf alle diese
Einzelheiten ebenso wie auf dien Darstellung der notwendigen Preßkonizitäten verzichtet
worden.
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Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausbildung der Gürtellinse, die in den
Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Sie unterscheidet sich von dieser in ihrer Wirkung
dadurch, daß sie praktisch alle Strahlen, die von der Lichtquelle ausgehen, erfaßt
und umlenkt. In der Fig. 5 sind einige Strahlen gestrichelt dargestellt.
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Der Strahl 15 trifft die Lichteintrittsfläche 16 und tritt durch diese
senkrecht hindurch, denn Fläche 16 ist eine Kugelfläche, deren Kugelmittelpunkt
L ist. Der Strahl 15 kommt auf die parabolische Konusfläche 11 und wird von. dieser
in die Horizontale geworfen,
durchdringt die zylindrische Fläche
14 senkrecht und verläßt sie in horizontaler Richtung. Der Strahl 17 tritt durch
die Fläche 18 in den Glaskörper ein. 18 ist ebenfalls eine Kugelfläche mit L als
Mittelpunkt. Der Strahl 17 wird durch die Fläche 18 nicht abgelenkt, und er wird
ebenfalls durch die Fläche 11 in die horizontale Richtung umgelenkt. 19 ist eine
in Richtung der Lichtstrahlen liegende kegelmantelförmige Fläche, die keine optische
Wirkung hat und nur dazu dient, die Kugelflächen 16 und 18, die verschiedene
Radien haben, voneinander abzusetzen. -Natürlich könnte die Fläche 19 auch ganz
fehlen, es wäre dann nur eine kugelförmige Lichteintrittsfläche vorhanden, und der
Glaskörper würde dicker werden. Die Fläche 20 ist so gekrümmt, daß sie die auf sie
fallenden Strahlen 21 und 22 ebenfalls noch auf die Fläche 11 lenkt, von der sie
reflektiert werden. Allerdings werden diese Strahlen nicht in die Horizontale geworfen,
sondern etwas nach unten geneigt. Strahl 23 wird in normaler Weise von dem Gürtellinsenring
3 horizontal gerichtet. Die Fig. 6 zeigt die Ansicht der Gürtellinse der Fig.5,
von unten gesehen. In steigendem Maße werden Gürtellinsen als Verkehrszeichen im
Straßenverkehr und als besondere Kennzeichen für öffentliche Geräte verwendet; meistens
sind sie über den Augen der Beobachter angebracht. Die Strahlen 21 und 22 bilden
in diesem Falle eine sehr erwünschte Tiefenstreuung.
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Die Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt und die Fig. 8 eine Untersicht
einer anderen Ausbildung der neuen Gürtellinse nach Fig. 5. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß aus Glasersparnisgründen eine Stufung verschiedener Flächen durchgeführt ist.
allerdings geht dies nicht ohne Lichtverlust ab. Die erste Lichteintrittsfläche
16 ist geblieben. Die Fläche 18 ist in die Flächen 24, 25, 26 und 27 aufgeteilt,
die alle wieder Kugelflächen mit der Lichtquelle L als Mittelpunkt sind. Die von
11 reflektierten Lichtstrahlen gehen durch die zylindrischen Flächen 28, 29, 30
und 31 hindurch.
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Eine andere Ausgestaltung der Gürtellinse gemäß der Erfindung zeigen
die Fig.9 und 10. Fig.9 ist ein Längsschnitt, Fig. 10 eine Untersicht. Bei dieser
Gürtellinse ist die reflektierende Fläche gestuft, wobei allerdings auch wieder
die Glasersparung, die gleichzeitig auch eine Gewichtsersparung ist, durch einen
Lichtverlust erkauft wird. Die Strahlen der Lichtquelle L treten in die Kugelfläche
32 ein, gelangen ungebrochen zu der reflektierend gestalteten Fläche 33 und treten
durch die zylindrische Fläche 34 horizontal aus. Weitere Strahlen der Lichtquelle
treten durch die Kugelfläche 35 ein und werden von der reflektierenden Fläche 36
durch die zylindrische Fläche 37 hindurch horizontal gerichtet. Die Fläche 38 liegt
auf einem Kegelmantel mit der Kegelspitze in L, sie heeinflußt also die Strahlen
der Lichtquelle L nicht.
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Ein besonderer Vorteil der Ausführungsformen der Gürtellinsen gemäß
Fig. 5 bis 10 liegt darin, daß die lichtreflektierenden Flächen 11, 33 und 36 nicht
versilbert zu werden brauchen, da an ihnen die aus dem Glasinnern kommenden Lichtstrahlen
durch Totalreflexion reflektiert werden. Man kann auch bei den Gürtellinsen gemäß
Fig.3, 4, 11 und 12 durch Anbringung konzentrischer, sinngemäß profilierter Dachkantprismen
eine besondere Versilberung vermeiden.
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Im vorigen sind einige Beispiele angegeben worden, wie die obere Öffnung
einer Gürtellinse lichtrichtend gestaltet werden kann, wobei das neu gewonnene Zusatzlicht
praktisch die gleiche Richtung bekommt wie das von den Gürtelzonen 2 bis 6 emittierte
Licht.
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Gerade in den Fällen, wo Gürtellinsen für Straßensignale verwendet
werden, ist noch eine andere Ausgestaltung der Gürtellinse günstig, die in den Fig.
11 und 12 dargestellt ist. Fig. 11 ist ein Längsschnitt, Fig. 12 eine Aufsicht auf
die Gürtellinse der Fig. 11. Bei dieser Ausführungsform der Gürtellinse wird darauf
verzichtet, das Licht, welches durch die obere Öffnung der Gürtellinse gemäß Fig.
11 tritt, in die Horizontale zu werfen. Die von der Fläche l nicht mehr erfaßten
Lichtstrahlen treffen eine reflektierende Fläche 39, von welcher sie im Innern der
Gürtellinse zurückgeworfen werden und die der Fläche 1 gegenüberliegende Innenseite
der Gürtellinse treffen. Von dieser werden sie dann, stark gestreut, vorzugsweise
nach unten abgelenkt. Ein solcher Strahl 40 ist gestrichelt gezeichnet. Es gibt
je nach den gewünschten Vertikalstreuungsbedingungen eine Unzahl von verschiedenen
Flächen 39, welche zur Erfüllung der vorliegenden Aufgabe verwendet werden können.
In der Fig. 11 ist die Fläche 39 geometrisch folgendermaßen entstanden: Durch die
Lichtquelle L ist eine Gerade 41 gelegt, welche die Fläche 1 dicht an ihrer oberen
Kante schneidet. Im Punkt 42 ist in der Zeichnungsebene ein Parahelast errichtet,
der die Mittelsenkrechte der Gürtellinse im Punkt 43 schneidet. Die Brennweite dieser
Parabel ist also die Strecke von L bis 42. Diese in gedachte Rotation. um die Linie
L-43 gebrachte Parabelfläche wirft alle Lichtstrahlen der Lichtquelle L, die auf
sie fallen, parallel zur Linie 41 zurück. Diese Strahlen erfüllen also die in der
Zeichnung links stehende Seite der Gürtellinse mit Licht, welches vorzugsweise durch
diese nach unten hindurchtritt.
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Es ist bekannt, die innere Zylinderfläche der Gürtellinsen. mit einem
Längsriefensystem zu versehen, um dem Beschauer einen verbreiterten senkrechten
Lichtstrich zu bieten. Diese Längsriefen können natürlich auch bei dem lichtlenkenden
Deckel vorgesehen werden.