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Optische Anordnung für Lichtsignale, im besonderen Tageslichtsignale,
mit Streuscheiben und Tiefenstreuspiegeln Bei Lichtsignalen, im besonderen für Eisenbahnen,
ist es erwünscht, die von der Lichtquelle ausgehende Strahlung so zu verteilen,
daß möglichst kein Licht unnütz in Aden Raum abgestrahlt wird. Beispielsweise soll
das Licht eines Lichtsignals für Eisenbahnen nur auf den Weg verteilt sein, den
das Auge des Lokomotivführers von einer gewissen Entfernung ab, z. B.
600 m, bis zum Signal nimmt. Da aber das Signal höher steht als dieser parallel
zum Gleis verlaufende Weg und da außerdem die Höhe dieses Weges von der Höhe des
Fahrzeuges abhängig istdie Höhe ist z. B. bei elektrischen Lokomotiven größer als
bei Dampflokomotiven und Schienenomnibussen ---- ist eine gewisse Streuung des Signallichtes
in vertikaler Richtung erforderlich. Diese Streuung des von einer Sammellinse erzeugten
Bündels parat= leler Lichtstrahlen hat man durch Streuscheiben mit 'zorizontaler
Riffelung bewirkt, durch die aber unerwünschte Lichtverluste auftreten, da sie den
zur Verfügung stehenden Lichtstrom auch in Richtungen streuen, aus denen das Signal
nicht erkennbar sein muß.
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Noch schwieriger wird das ganze Problem der richtigen Lichtverteilung,
wenn das Signal an einer Kurve steht. Man hat in diesen Fällen an Stelle einer möglichst
punktförmigen Lichtquelle einen in die Breite ausstrahlenden Lichtfaden, z. B. eine
entsprechend gestaltete Lichtwendel, verwendet, der die gewünschte Verbreiterung
des Lichtbandes erzielt, so daß man das Licht des Signals vom Anfang bis zum ; Ende
der Kurve erblicken kann. Statt dessen oder gleichzeitig hat man auch entsprechend
geformte Streuscheiben mit vertikaler Riffelung zur Anwendung gebracht, die eine
Verbreiterung des Lichtbandes bewirken. Durch die Streuung des Lichtes in vertikaler
und horizontaler Richtung ergeben sich aber erhebliche Verluste, weil die Abstrahlung
auf den ganzen Raum verteilt wird, dessen Breite durch die zum Anfang und zum Ende
der Kurve gericheten Strahlen bestimmt ist, während tatsächlich auf größere Entfernung
ein schmaleres Lichtband gesendet werden soll als in die nächste Nähe.
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Die durch die Streuscheiben auftretenden Lichtverluste sind besonders
groß, wenn die gesamte Streuscheibe mit gleichartigen Streuelementen ver- 4 sehen
ist. Es ist aber auch bekannt, nur auf einen Teil der Streuscheiben eine Riffelung
anzubringen, dagegen den anderen Teil, z. B. eine kreisförmige oder sektorförmige
Aussparung, planparallel auszubilden. Ferner ist es bekannt, Streuscheiben zu ver-
g wenden, deren Streuwirkung durch entsprechende Änderung der Riffelung annähernd
kontinuierlich nach einer Seite hin zunimmt. Doch auch diese Arten von Streuscheiben
erzeugen noch keine Lichtverteilung, die nur dem Weg des Beobachterauges angepaßt
ist, sondern erzeugen eine Seiten- und[oder Tiefenstreuung auch in anderen Richtungen.
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Infolge dieser durch unerwünschte Streuung auftretenden Lichtverluste
wird nur ein Teil des ohnehin nur- teilweise durch die Sammellinse gebündelten Lichtstromes
der Lichtquelle zur Signalanzeige ausgenutzt. Da nämlich die Lichtsignale nicht
nur für den Betrieb bei Nacht, sondern in den sogenannten Tageslichtsignalen auch
bei Tage verwendet werden, muß verhindert sein, daß von außen kommende Lichtstrahlen
das Brennen der Signallampe vortäuschen, wenn sie tatsächlich abgeschaltet ist.
Man kann daher bei solchen Signalen keine Reflektoren bzw. Spiegel verwenden, die
auch das gesamte von der Lichtquelle nach rückwärts abgestrahlte Licht reflektieren
und für die Signalgabe nutzbar machen; denn diese Spiegel würden auch das von außen
einfallende Licht reflektieren und ein Phantomlicht erzeugen. Man hat lediglich
sogenannte Tiefenstreuspiegel verwendet, die nur einen Teil des rückwärtigen Lichtstromes
reflektieren und ein Nahlicht erzeugen, d. h., die Lichtstrahlen werden nur in die
nächste Nähe des Signals unter einem gewissen Winkel zur Horizontalen nach abwärts
gerichtet.
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Alle bekannten Signallaternen mit Streuscheiben und Tiefenstreuspiegeln
haben - unabhängig davon, ob die Spiegel das Licht symmetrisch oder einseitig zur
optischen Achse zurückstrahlen - den Nachteil, daß durch die für die Streuung des
Fernlichtes bemessenen Streuscheiben auch eine zusätzliche Streuung
des
von den Spiegln:reugten Nählichtes und damit entsprechende Lichtverluste entstehen.
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Die Erfindung zeigt einen Weg, wie das in einer Signallaterne mit
Sammellinse, Streuscheibe und. Tiefenstreuspiegel ausgenutzte Licht möglichst verlustlos
in den Raum abgestrahlt werden kann, in dem sich das Auge des Lokomotivführers bei
der Bewegung - in einer Kurve dem Signal nähert. Dies geschieht gemäß der Erfindung-
durch eine derartige Form und Anordnung des Spiegels, daß das von ihm reflektierte
Licht der Signallampe im wesentlichen durch eine planparallele Aussparung der Streuscheibe
fällt, .durch die in an sich bekannter Weise das Fernlicht in Richtung der optischen
Achse urgestreut abgestrahlt wird.
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Man erhält in diesem Falle drei Ausleuchtungszonen. Das unmittelbar
von der Lichtquelle und der Sammellinse durch die Aussparung in der Streuscheibe
gesandte Licht geht als geschlossenes Bündel in die größte Entfernung, auf welche
das Signal gesehen werden soll (1. Ausleuchtungszone). Durch die außerhalb der Aussparung
in der Streuscheibe vorhandenen Rillen bzw. Riffelung wird eine Verbreiterung nach
der Seite erreicht und damit also ein an die erste Zone angrenzender bzw. diese
teilweise überdeckender - Streifen, in demsich das Auge des Lokomotivführers bewegt,
ausgeleuchtet (2. Zone). Durch den Spiegel wird sodann- der anschließende Streubereich
bis zum Signal versorgt (3. Zone, Nahbereich). Der Spiegel kann in an sich bekannter
Weise äus aneinandergereihten Prismen bestehen, deren reflektierende Flächen so
liegen, daß nur die von der Signallampe- -ausgehenden Strahlen durch Totalreflektion
zurückgeworfen werden. _ Rein schematisch zeigt Fig. 1 die Laterne von der Seite,
Fig. 2 die Laterne von -oben gesehen, wobei die Ausleuchtungsbereiche, - die - sich
durch Zusammenwirken von Streuscheibe und Spiegel ergeben und in einer vertikalen
Ebene über- und nebeneinander liegen würden, durch B 1, B
2 und B 3 bezeichnet sind. Von: :der Lichtquelle 1 ' gehen
die Lichtstrahlen durch die Linse 2 in die -Ferne;- wobei die Laterne so angeordnet
ist, daß die optische- Achse auf das Ende der Kurve gerichtet ist. Vor der Linse
2 ist eine Streuscheibe 3 angeordnet. Hinter der Lichtquelle 1 ist ein Spiegel 4
angeordnet. In der Streuscheibe 3 befindet sich nun eine Aussparung 5,- die mit
Planflächen versehen ist, während der Teil-6, der die eine Seite der Aussparung
umgibt, mit senkrechten Riffeln versehen ist. Das von der Lichtquelle 1 ausgehende
Licht, das durch die Sammellinse 2 und die Öffnung 5 der Streuscheibe hindurchgeht;
gelangt in die Ferne und erzeugt in der ersten Ausleuchtungszone B 1 ein Bild der
Lampenwendel. Die Strahlen, die von der Lichtquelle durch die Linse 2 und die Riffelung
des Teiles 6 der Streuscheibe gehen, erzeugen die zweite Ausleuchtungszone
B2, die an die Zone B 1 anschließt, d. h. also, durch die Streuung
in den Riefen der Streuscheibe wird das Bild der Glühwendel von dem Bereich
B 1 um den Bereich B2 erweitert. Das Nahlicht wird nun erzeugt durch
den Spiegel 4, der so angeordnet ist, daß das auf ihn auftreffende Licht durch die
Linse 2 und die Aussparung 5 der Streuscheibe als Nahlicht ins Freie geworfen wird,
wodurch sich die Zone B 3 ergibt. Durch die Zonen B 1,
B2, B3
wird also der Bereich mit Licht versorgt, in dem sich das Auge des Lokomotivführers
jeweils befindet.
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Man kann den Spiegel auch so anordnen, daß er einen Teil des Lichtes
durch -die Streuriefen der Stsonscheiba3 -lenkt, je nachdem, welche Streuung man
in besonderen Fällen benötigt. Außerdem kann man auch den an sich planflächig gestalteten
Teil s der Streuscheibe 3 mit geringfügigen Streuriefen versehen, so daß die Zone
B 1 in einer oder beiden Richtungen erweitert wird und sich ein allmählicher Übergang
in die Zone B 2 ergibt. Die gestrichelt gezeichneten Linien 8 umfassen den Bereich,
den man bisher normalerweise durch Streuscheiben ausleuchtet, wobei der Teil 7 unnützerweise
mit ausgeleuchtet wird, obwohl das Auge des Lokomotivführers ihn tatsächlich nicht
bestreicht. Die Ausleuchtung dieses Teiles wird vermieden durch Verwendung der optischen
Kombination, wie .oben beschrieben. Man kann also das bisher unnützerweise für diesen
Bereich 7 vergeudete Licht durch die Anordnung nach der Erfindung auf den Bereich
verteilen, in dem sich tatsächlich das Auge des Lokomotivführers bewegt.
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Man muß nun- den Spiegel 4 möglichst so anordnen, daß er durch von
außen eindringende Strahlen keine Phantomwirkung gibt, d. h. also, die von ihm ausgehenden
Strahlen müssen eine Neigung nach abwärts haben, also einen gewissen Winkel mit
der Horizontalen bilden, wie durch die Linie 11 in Fig. 1 angedeutet; denn vom Spiegel
etwa parallel zur Horizontalen oder gar nach oben ausgesandte Strahlen würden genau
so durch von -außen eindringende Sonnenstrahlen hervorgerufen werden. Dies muß aber
möglichst vermieden werden. Der Spiegel wird also zweckmäßig so angeordnet, däß
er einen möglichst weiten Bereich bestreut, der im äußersten Falle durch Strahlen,
die eine Neigung zur Horizontalen haben, erreicht werden kann. Je nach den Verhältnissen
(z. B. Gelände usw.) wird der Spiegel räumlich verschieden angeordnet. So verschwindet
die Sonne z. B. hinter einem Walde früher als hinter einer freien Ebene.
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Man kann nun ferner in manchen Fällen auch einen Spiegel zur Anwendung
bringen, der die Phantomwirkung weitgehend ausschließt, z. B. einen Spiegel, bei
welchem nur die von der Lichtquelle 1 ausgehenden Strahlen total reflektiert
werden. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 3 gezeigt. Ein Strahl ca, der von der Lichtquelle
ausgeht, fällt hier auf die Fläche F 1 des Spiegels 8 und wird, wie durch den Pfeil
9 angezeigt, in der Richtung 10 ins Freie geworfen. Ein Strahl b dagegen
fällt in der Richtung b 1 durch die Fläche F2 des Spiegels hindurch. Ein
solcher Spiegel kann dann noch eher in beliebiger Stellung hinter der Lichtquelle
angeordnet werden.
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Fig.4 zeigt, wie die zur Anwendung kommende Streuscheibe zweckmäßig
ausgebildet wird.