DE2063084A1 - Neuartige Leuchtanordnung und Ver fahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Neuartige Leuchtanordnung und Ver fahren zum Herstellen derselben

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DE2063084A1 DE19702063084 DE2063084A DE2063084A1 DE 2063084 A1 DE2063084 A1 DE 2063084A1 DE 19702063084 DE19702063084 DE 19702063084 DE 2063084 A DE2063084 A DE 2063084A DE 2063084 A1 DE2063084 A1 DE 2063084A1
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    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers
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    • F21WINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2121/00Use or application of lighting devices or systems for decorative purposes, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00

Description

  • Neuartige Leuchtanordnung und Verfahren zum Herstellen derselben Die Erfindung betrifft eine neuartige Leuchtanordnung und ein Verfahren zum Herstellen derselben. Die Erfindung betrifft gleicher Weise schmückende und industrielle Anwendungen dieser Leuchtanordnung.
  • Es ist bekannt, daß lichtleitende Fasern einen mittleren Faden der eine Seele bildet, aufweisen, der aus einem ersten optisch leitfähigen Material besteht, das äußerlich mit einer Schicht eines zweiten optisch leitenden Materials umgeben ist, dessen Brechungsindex kleiner als derjenige des ersten Materials ist.
  • Aufgrund des Unterschiedes der Brechungsindtces der zwei Materialien pflanzt sich ein in ein äußeres Ende der Faser in die Seele derselben eingeführtes Lichtbündel längs der Achse der Faser in derselben praktisch in der Richtung der Achse der Faser bis zum anderen Ende der Faser fort. Der größte Teil der Lichtstrahlen, der die Grenzfläche zwischen der Seele und der Umhtllungslage der Faser erreicht, trifft auf diese Oberfläche unter einem derartigen Winkel ein, daß sich eine Totalreflektion ergibt dergestalt, daß die Strahlen nicht seitlich aus der Faser austreten können.
  • Die erfindungsgemäße Leuchtanordnung beruht auf dem gleichen Prinzip und stellt bezüglich desselben eine unterschiedliche Verwendung dar. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe eine Mehrzahl Fasern eines ersten optisch leitfähigen Materials aufweist, das in eine Masse eines zweiten optischen leitfähigen Materials eingelassen ist, dessen Brechungsindex kleiner als derJenige des ersten Materials ist, wobei ein äußeres Ende dieser Fasern oder freies äußeres Ende derselben aus der Masse dergestalt austritt, daß Licht aufgenommen werden kann, das von einer äußeren Lichtquelle stammt, während das andere äußere Ende in der Masse eingelassen ist, wobei deren relative Lagen absolut beliebig sein können.
  • Bei einer Anordnung dieser Art wird der größte Teil des in die Fasern durch deren freies äußeres Ende eingeführten Lichtes bis zu dem anderen äußeren Ende fortgepflanzt, wo dasselbe sodann in der Masse des zweiten optisch leitfähigen Materials diffus gestaltet werden kann. Die Lichtstrahlen, welche in den Fasern umlaufen.
  • und auf die seitlichen Oberflächen derselben unter einem kleineren Winkel als dem Winkel der Totalreflektion auftreffen, können jeweils seitlich Unter Brechnung in die Masse des zweiten optisch leitfähigen Materials eindringen, in dem dieselben sich sodann fortpflanzen oder diffus sind. Indem man in entsprechend ausgewählter Weise die Fasern in einem bestimmten Verhältnis zueinander in dem Inneren der Masse des zweiten optischen leitfähigen Materials anordnet und in entsprechender Weise die relativen Lagen der äußere ren Enden der in die Masse eingelassenen Fasern wählt, kann man vermittels der erfindungsgemäßen Anordnung besonders schmückende und ansprechende Beleuchtungseffekte erzielen.
  • Bei den in Anwendung kommenden Materialien der optischen Leiter kann es sich um beliebige handeln, bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform jedoch wird das erste leitfähige Material durch Glas gebildet, während das zweite leitfähige Material ein synthetisches Polymer, insbesondere ein Polyester ist. Ein einfaches Verfahren zum Herstellen derartiger Anordnungen besteht somit darin, daß Glasfasern in eine flüssige oder pastenförmige Masse eines Materials eingebracht werden, das zu einem optisch leitfähigen Polymer gemacht werden kann und sich im Zustand der Polymerisation befindet, oder es kann sich um ein Monomer handeln, wobei man im Anschluß das Ausharten im Inneren eines Verformungswerkzeuges entsprechender Form ausführt, z.B.
  • durch Zusatz von Po'LymerisatlonskatalysateDren oder Beschleunigern.
  • Eine abgewandelte Ausführungsform eines derartigen Verfahrens besteht darin, daß lichtleitende Fasern, die eine Glasseele und eine äußere synthetische Umhüllung mit unterschiedlichem Brechungsindex aufweisen, in eine flüssige oder pastenförmige Masse identisch dem Material der Umhüllung eingebracht werdedn oder aber eine Masse, die analoge physikalisch-chemische Eigenschaften aufweist, und im Anschluß hieran wird sodann das Aushärten oder die Polymerisation durchgeführt.
  • Vom praktischen Standpunkt aus sind verschiedene Verwendungen der erfindungsgemäßen Leuchtanordnung von besonderem Interesse.
  • So kann man z.B. dieselbe als Elemente von Beleuchtungssystemen und insbesondere als Köpfe von Lampenständern verwenden, deren Leuchtquelle - elektrische Birne oder Neonleuchte - sich in Bodenhöhe befindet - wo ein leichter Austausch im Falle eines defektes Ausgeführt werden kann, und ist direkt oder vermittels einer optischen Vorrichtung mit erfindungsgemäßer Ausführungsform, von wo aus das Licht kommt, angeschlossen. Man sieht, daß die Anzahl derjenigen Anwendungsgebiete, denen der Erfindungsgegenstand zugeführt werden kann, auf dem Gebiet der Dekoration oder der Beleuchtung praktisch unbegrenzt ist.
  • Ein weiteres interessantes Anwendungsgebiet wird durch Leuchtpanele gebildet, die es z.B. ermöglichen das Innere von Ausstellungsvitrinen zu beleuchten, wobei die Leuchtquelle außerhalb derselben gehalten wird, wodurch es möglich wird kostbare und zerbrechliche Dokumente auszustellen, bei denen Beschädigungen zu befürchten sind, wie durch einen Kurzschluß und Entflammen bedingt durch die Beleuchtungsquelle.
  • Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäben Leuchtanordnung besteht darin, optisch die äußeren freien Enden der Fasern mit einer oder mehreren Leuchtquellen zu verbinden, deren Farbe sich in Abhängigkeit von der Zeit ändert, um so eine Leuchtanordnung zu erhalten, die in ihrer eigentlichen Masse eine sich verändernde Farbbeleuchtung auszusenden scheint.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungendargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Leuchtanordnung in Verbindung mit einer veränderlichen gefärbten Lichtquelle; Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt im vergrößerten Maßstab der Leuchtanordnung nach der Fig. 1; Fig. 3 eine DRaufsicht auf eine weitere Ausführungsform gebildet durch ein leuchtendes Wandpanel; Fig. 4 einen schematischen Schnitt längs der Linie 4-4 nach der Fig. 3; Fig. 5 eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform wiedergibt, bei der das durch die Fasern geleitete Licht aus der Leuchtanordnung nach einer vorherbestimmten Richtung austritt.
  • Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Leuchtanordnung 1 weist ein Bündel 2 optischer Fasern 3 auf, die das Licht leiten, wobei das endständige Teil 3a lediglich das die Seele der Faser bildende Glasteil aufweist, von dem die Umhüllung mit dem kleineren Brechungsindex entfernt wird, die normalreweise die Seele umkleidet. Die endständigen Teile 3a sind in eine Masse 4 eines Materials Mit einem kleineren Brechungsindex, wie Polyester, eingebettet, der an die Stelle der herkömmlichen Umkleidung der Fasern tritt und die gleiche Rolle wie diese Umkleidung spielt, d.h. wirkt einem seitlichen Austritt der Leuchtstrahlen entgegen, die sich in der Faser fortpflanzen und die seitliche Fläche unter einem größeren Whnkel als dem Winkel der Totalreflektion erreichen. Diese Stahlen sind somit die Gefangenen des mittleren Teils der Faeern, in der dieselben sich längsseitig durch aufeinanderfolgende Totalreflektionen an den seitlichen Flächen fortpflanzen, und zwar bis zu-den äußeren Enden der endständigen Teile 2a, wo dieselben in die Masse 4 eindringen können. Dieselben scheinen somit von innen her die Beleuchtung zu bewirken.
  • Es ist somit ausreichend, das freie äußere Ende des Bündels 2 der Fasern 3 mit einer sich verändernden gefärbten- Leuchtquelle zu verbinden, damit die Masse 4 ein Licht auszusenden scheint, dessen Frabe sich allmählich äh-dert. Es ist in gleicher Weise ausreichend, in jede der Fasern ausgeprägte Leuchtbündel einzuführen, die ihre Farbe unab hngig voneinander verändern, damit die Masse 4 Teile unterschiedlicher Färbungen aufzuweisen scheint, die sich unabhähgig voneinander entwickeln.
  • Die in Anwendung kommende Leuchtquelle kann z.B., wie in der Fig. 1 darstellt, einen Projektor 6, einen Reflektor 7, eine in Umdrehung versetzte durchsichtige Scheibe 8, die unterschiedlich gefärbte Teile aufweist und eine Kondensotlinse 9 aufweisen. Eine derartige Vorrichtung für das Aussenden gefärbten Lichtes, das sich in Abhängigkeit von der Zeit verändert, dient lediglich zur allgemienenErläuterung des Erfindungsgegenstandes, und mann kann natürlich auch jede andere Vorrichtung oder Abwandlung hiervon für diesen Zweck heranziehen, z.B. unter Verwenden von zwei Scheiben, die eine Mehrzahl an gefärbten Zonen aufweisen und im umgekehrten Sinne zueinander in Umdrehung versetzt werden.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 zeigen dieselben das Anwenden einer erfindungsgemäßen Leuchtanordnung als Leuchtpanel. Ein derartiges Panel 11 weist optische Fäden 12 auf, die in eine optische Masee 13 mit einem kleineren Brechungsindex eingebettet sind. Die äußeren Enden der Fäden 12, die in der Masee 13 eingebettet sind, sind in regelmäßiger Weiseüber die Oberfläche des Panels verteilt, und diese äußeren Enden sind in Lagen angeordnet, die sich regelmäßig von einem Rand zum anderen Rand des Panels erstrecken, wie es die Fig. 4 zeigt.
  • Das andere äußere Ende der Fäden 12 ist optisch mit einer Leuchtquelle 14 verbunden, z.B. vermittels eines Verbindungsorgans 15. Die Leuchtquelle 14 ist lang und weist einen kleinen Durchmesser auf, dieselbe wird z.B. durch eine Neonleuchte oder Leuchtstoffröhre gebildet, die seitlich bezüglich des optischen Einlasses 15 angeordnet ist und ermöglicht somit das ERleuchten der Panelanordnung durch optische Lichtleitung in den Fäden 12 und Diffisuion in der Masee 13 ausgehnd von dem freien äußeren Ende dieser Fäden.
  • Die Fig. 5 zeigt wie eine bevorzugte Orientierung des Lichtes bewirkende Anordnungen in die optisch leitfähige Masse 16 einer erfindungsgemäßen Anordnung 17 eingeführt werden können, um so eine Koneentration und/oder Orientierung in bevorzugter Weise des Lichtes zu bewirken, daß aus den optisch leitfähigen Fasern 18 austritt. In dem Fall der in der Fig. 5 wiedergegebenen Anordnung werden diese Orientierungsvorrichtungen duch Prismen 19 gebildet, die mit den äußeren Enden der Fasern 18 dergestalt verbunden sind, daß das durch die Fasern geleitete Licht aus der Leuchtanordnung 17 praktisch senkrecht zu der äußeren Oberfläche dieser Anordnungaustritt.

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    Leuchtanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe eine Mehrzahl Fasern eines ersten optisch leitfähigen Materials aufweist, das in eine Masse eines zweiten optischenleitfähigen Materials eingelassen ist, dessen Brechungsindex kleiner als derjenige des ersten Materials ist, wobei ein äußeres Ende dieser Fasern oder freies äußeres Ende derselben aus der Masse dergestalt austritt, daß Licht aufgenommen werden kann, das von einer äußeren Lichtquelle stammt, während das andere äußere Ende in der Masee eingelassen ist, wobei deren relative Lagen absolut beliebig sein können.
  2. 2. Leuchtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des ersten Leiters durch Glas gebildet wird, während dasjenige des zweiten Leiters ein synthetisches Polymer, insbesondere einen Polyester, darstellt.
  3. 3. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasern in eine flüssige oder pastenförmige Masse eines Materials eingebracht werden, das zu einem optisch leitfähigen Polymer gemacht werden kann und sich im Zustand der Polymerisation befindet, oder es sich um ein Monomer handeln kann, wobei man im Anschluß das Aushärten im Inneren eines Verformungswerkzeuges entsprechender Form ausführt, z.B. durch Zusatz von Polymerisationskatalysatoren oder Beschleunigern.
  4. '4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß lichtleitende Fasern, die eine Glasseele und eine äußere synthetische Umhüllung mit unterschiedlichem Brechungsindex aufweisen, in eine flüssige oder pastenförmige Masse identisch dem Material der Umhüllung eingebracht werden oder aber eine Masse, die analoge physikalisch-chemische Eigenschaften aufweist, und im Anschluß hieran wird sodann das Aushärten oder die Polymerisation dufchgeführt.
  5. 5. Lampenständer, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Leuchtteil durch eine Leuchtanordnung nach Anspruch 1 oder 2 gebildet wird, die Fasern dieses Teils optisch mit einer im Abstandsverhältnis angeordneten Leuchtquelle verbunden sind.
  6. 6. Leuchtpanel, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe durch eine Anordnung nach dem Patentanspruch 1 oder 2, gebildet wird, wobei die Masse des zweiten optisch leitfähigen Materials in Form einer Platte vorliegt, die äußeren Enden der Fasern des ersten optischen leitfähigen Materials in der Platte in regelmäßigen Abstandsverhältnis zueinander in dem Material eingebettet sind, während das andere äußere Ende optisch mit einer Leuchtquelle verbunden ist, die seitlich bezüglich der Platte angeordnet vorliegt.
  7. 7. Leuchtanordnung mit sich ändernder Färbung, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des ersten optisch leitfähigen Materials mit einer oder mehrerenLeuchtquellen verbunden sind, deren Färbung sich in Abhängigkeit von der Zeit verändert. - - - L e e r s e i t e
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BE760438A (fr) 1971-05-27

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