DE2559278C3

DE2559278C3 -

Info

Publication number: DE2559278C3
Application number: DE2559278A
Authority: DE
Inventors: William O. Mclean Va. Collins (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1975-12-31
Publication date: 1979-03-15
Also published as: DE2559278B2; DE2559278A1

Description

!() Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur gerichteten Lichtabgabe gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DE-PS 7 07 883), die als Leuchte für explosionsgefährdete

i:j Räume gedacht ist, wird ein Kunstlichterzeuger völlig abgekapselt und das erzeugte Licht dadurch nach außen übertragen, daß ein transparenter, lichtsammelnder und verteilender Körper mit einer gewölbten Fläche in einem gewissen Abstand von und in Ausrichtung zu dem Lichterzeuger angeordnet wird, wobei die gewölbte Fläche auf der von der lichtabgebenden Endfläche abgekehrten Seite des Körpers liegt. Die dem Lichterzeuger ausgesetzte Fläche des Körpers ist dabei größer als die lichtabgebende Endfläche.

Aus der DE-PS 8 13 981 ist bekannt, die Wirkung einer natürlichen oder künstlichen Lichtquelle für einen bestimmten Raumbereich dadurch zu verbessern, daß an der einer solchen Lichtquelle zugekehrten Seite einer planparallelen, volltransparenten Platte zusätzlich eine

"χι Vielzahl hochkant gestellter, schmaler, zweckmäßig sich engmaschig kreuzender Rippen aus einem an sich ebenfalls volltransparenlen, jedoch vorzugsweise mit phosphoreszierenden, fluoreszierenden oder opaleszierenden Dispersoiden versetzten Werkstoff bestehen.

■35 Aus der DE-PS 7 40 968 ist bekannt, für die Herstellung von Leuchtschildern od. dgl. eine Mehrzahl von im schichtverbund angeordneten transparenten Platten zu verwenden, an deren Schmalseiten Lichtquellen angeordnet sind, deren Licht aus den eigentlichen Plattenflächen an von Abdeckmasken freigelassenen Flächenbereichen wieder austritt.

Aus den US-PS 31 31 670, 34 89 482 und 37 60 297 ist ferner bekannt, daß fluoreszentes Kunststoffmaterial Licht an den Kanten abgibt, falls auf die ebenen Flächen des Materials Licht fällt. Für praktische Zwecke wird dabei unmittelbar das an Kanten oder Endabschnitten austretende Licht verwendet, z. B. auch bei sogenannten Lichtleitern, bei denen an einem Ende eines Stabes

od. dgl. eine Lichtquelle angeordnet wird, deren Licht vom anderen Ende des Stabes abgegeben und zur beleuchtung sonst unzugänglicher Bereiche benutzt werden kann.

Die Erfindung bezweckt, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik, eine Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die mit verhältnismäßig schwachen. Lichtquellen eine gerichtete Lichtabgabe ermöglicht und deshalb insbesondere für Notfallwarnleuchten und zu Kennzeichnungszwecken, vor allem im Verkehrswesc-A, benutzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Einrichtung gemäß Patentanspruch 1 geschaffen.

Vorteilhaft praktische Ausführungsformen der Erfindung werden durch die Unteransprüche bestimmt.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht der wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 aer F i g. 1,

Fi g. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig.4—8 weitere Ausführungsformen einer Einrichtung zur gerichteten Lichtabgabe,

Fig.9 eine Vorderansicht einer Einrichtung, die aus mehreren Einrichtungen nach F i g. 8 zusammengesetzt ist und

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie 10-10 der F ig. 9.

Eine Einrichtung 12 zur gerichteten Lichtabgabe m (Fig. 1 und 2) weist eine dünne Platte 14 aus fluoreszentem Kunststoffmaterial auf, die neben einem zylindrischen Stab 16 aus Kunststoff oder Glas liegt und mit geringem Abstand auf diesen ausgerichtet ist. Die Platte 14 aus Fluoreszenzkunststoff gibt an ihren beiden r> Kanten Licht ab in Form der Strahlen 18, wenn auf eine der ebenen Flächen der Platte 14, wie durch die Pfeile 19 angedeutet, Licht auftrifft. Der Stab 16 nimmt das von der Kante abgegebene Licht auf und bündelt die Strahlen 18 derart, daß ein verhältnismäßig schmales Lichtband 20 entsteht, das nur geringfügig divergiert (F i g. 2). Der Divergenzwinkel der Strahlen 18 ist merklich größer als der des L.ichtbandes 20. Der zylindrische Stab erzeugt demnach einen Lichtstrahl, der verhältnismäßig stark oder brilliant ist, da die von der Kante der Platte 14 abgegebenen Lichtstrahlen konzentriert werden. Die Lichtstrahlen, die auf die Platte 14 auftreffen, können vom Tageslicht herstammen. Die Platte 14 kann aus einem Acrylkunststoff hergestellt sein, der entweder farblos oder durchsichtig gefärbt ist, wobei dann das von der Kante der Platte 14 emittierte Licht die Farbe der Platte hat. Der Stab 16 kann aus transparentem Glas oder Kunststoff sein und einen Durchmesser haben, der merklich größer als die Dicke der Platte 14 ist, so daß das von der Kante der Platte 14 emittierte Licht aufgenommen und in einem begrenzten Nutzwinkel abgestrahlt wird, wobei die Lichtenergie auf den Strahl in der zu nützenden Form und Richtung konzentriert wird. In einer praktischen Ausführungsform ist ein Stab 16 mit einem Durchmesser mi von 2,56 cm zusammen mit einer Platte von 0,32 cm verwendet worden. Das wieder abgegebene Licht des Lichtbandes 20 wurde mit einem öffnungswinkel von 8° abgestrahlt. Allgemein ist der Divergenzwinkel des Ausgangslichtstrahles umso kleiner, je größer das h^r> Verhältnis von Stabdurchmesser zur Plattendicke ist. Dies gilt auch für andere Ausführungsformen.

F i g. 3 veranschaulicht die gleiche Grundanordnung wie in Fig. 1. In diesem Fall ist jedoch eine Platte 22 aus Fluoreszenzkunststoff U-förmig gebogen, wobei der eine Schenkel der U-Form langer als der andere und jeder Kante 24 ein Stab 26 zugeordnet ist, so daß das Licht, welches die Kanten der Platte 22 abgeben, durch die Stäbe 26 in der in Fig.3 dargestellten Weise gerichtet und konzentriert wird.

F i g. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform, in der die Anordnung nach Fig.2 durch einen konkaven Reflektor 28 ergänzt ist, der der vom Stab 16 abgekehrten Kante der Platte 14 zugeordnet ist. Die von dieser Kante abgegebenen Lichtstrahlen 30 werden als im wesentlichen parallele Strahlen 32 reflektiert, die mit Bezug aufeinander nur geringe Divergenz zeigen. Daher werden beide Kanten der Platte 14 ausgenutzt, wobei die Lichtstrahlen 30 von der einen Kante durch den Reflektor 28 reflektiert werden.

F i g. 5 zeigt eine kreisförmige Platte 34 aus Kunststoff, die von einem Ring 36 mit kreisförmigem Querschnitt konzentrisch mit Abstand umschlossen ist, so daß das Kantenlicht, das von der Platte 34 abgegeben wird, vom Ring 36 konzentriert und gerichtet abgestrahlt wird. Diese Anordnung kann auch als Halbkreis oder mit irgendeinem anderen Kreissektor verwendet werden.

F i g. 6 zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei der jedoch eine Platte 38 aus Fluoreszenzkunststoff die Form eines Polygons hat und der umschließende Stab 40 entsprechend geformt ist. Die Anordnung kann in jeder zweckmäßigen Polygonform hergestellt werden, z. B. sechseckig oder achteckig.

In der Ausführungsform nach F i g. 7 ist entlang einer Kante einer Platte 42 aus Fluoreszenzkunststoff und parallel zu dieser ein Stab 44 und entlang der anderen Kante ein Stab 46 angeordnet, wobei der letztere mit seiner Achse geringfügig über der Mittelebene der Platte 42 liegt. Das von dem Stab 46 aufgenommene Licht wird dadurch, wie die Strahlen 48 zeigen, mit einem geringfügigen Divergenzwinkel aufwärts gerichtet und trifft auf eine ebene, winklig gestellte reflektierende Fläche 50 auf, so daß die Strahlen 52 von dort mit einem geringen Divergenzwinkel abgegeben werden.

Die Anordnung nach F i g. 8 weist einen Stab 54 aus Fluoreszenzkunststoff auf, auf dessen Umfangsfläche Lichtstrahlen 56 auftreffen. Der Stab 54 gibt daraufhin Lichtstrahlen 58 an seiner Endfläche ab. Eine Kugel 60 nimmt die Lichtstrahlen 58 auf und sammelt sie, wobei die auf der gegenüberliegenden Seite abgegebenen Lichtstrahlen 62 geringfügig divergieren. Die Kugel 60 ist aus klarem Glas, Kunststoff od. dgl.

Die F i g. 9 und 10 zeigen eine Anordnung, in der die Grundanordnung nach Fig.8 im Zusammenhang mit einer Schirm- oder Trägerplatte 64 benutzt wird, die öffnungen 68 aufweist, in denen die Enden von U-förmig gebogenen Stäben 66 liegen. Kugeln 70 sind mit geringem Abstand vor den Enden der Stäbe 66 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die Stäbe 66 aus Fluoreszenzkunststoff und senden an jedem Ende Licht aus. Die aus Glas, Fluoreszenzkunststoff od. dgl. bestehenden Kugeln 70 geben das Licht in Gestalt eines ziemlich schmalen und verhältnismäßig intensiven Lichtstrahles ab. Für einen Betrachter, der sich in einer Linie mit dem Strahl befindet, erscheint die Kugel als vollständig mit Licht gefüllt, wenn sie in richtigem Abstand vom Ende des Stabes ist.

Bei jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen sieht ein Betrachter ein Licht, das den gesamten

Zylinder oder die gesamte Kugel auszufüllen scheint. Das Kanten- oder Endlicht wird dadurch in seinem Umfang vergrößert. Die Einrichtung benötigt keine elektrische Energie od. dgl. und hängt bei ihrer Anwendung auch nicht von Batterien, Glühlampen usw. ab. Violmehr wird Tages- oder Sonnenlicht von der ebenen oder zylindrische:'. Fläche aufgenommen und an u_.i Kanten oder Enden abgegeben. Sowohl bei der ebenen Platte als auch bei dem zylindrischen Stab ist die von der Kante oder dem Ende abgegebene Lichtintensität unmittelbar proportional der Lichtintensität, die auf die Plane oder den Stab auftrifft, und der das einfallende Licht aufnehmenden Fläche. Bei einem vorgegebenen Durchmesser eines Zylinders aus Fluoreszenzkunststoff verstärkt sich das Endlicht mit zunehmender Länge des Stabes.

Bei einer Einrichtung mil einem Stab aus 1-luoreszenzkunststoff wird eine Kugel aus Transparentglas oder Kunststoff auf die Stabachse ausgerichtet und von dem Ende des Stabes mit geringem Zwischenraum entfernt gehalten, so daß das von dem Stabende ausgestrahlte Licht praktisch vollständig in die Kugel ein- und durch diese hindurchtritt, wobei der Durchmesser der Kugel merklich größer als der des Stabes ist. Das Licht tritt aus der Kugel als verhältnismäßig begrenzter und heller kegelförmiger Strahl aus. Das ist besonders nützlich, wenn der Sichtbereich der Lampe oder Einrichtung richtungsmäßig begrenzt sein soll, z. B. auf einer geraden Straße, wo irgendwelches auf Nachbarbereiche seitlich von der Straße fallende Licht nutzlo! wäre. Die Ausrichtung, die sich durch die Kombinatiot von Stab und Kugel ergibt, führt demnach zu hörhstei Wirksamkeit in der Ausnutzung des verfügbarer Lichtes. Die Kugel kann auch eine Halbkugel oder Lins< sein, wobei der sich ergebende Strahl entsprechend dei Geometrie des dadurch gebildeten optischen System: abgewandelt oder angepaßt wird. Durch Verwendung der hier beschriebenen Formen wird die Einrichtung

ίο verhältnismäßig billig, da diese Formen als Standard prcd'i'r -e erhältlich sind.

Obwohl der zylindrische Stab, der in Verbindung mi der Platte aus Fluoreszenzkunststoff verwendet wird bei der üblichen Ausführungsform gewöhnlich farbloi und transparent im. kann auch ein gefärbter Stat verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Farbe mit dei Farbe des abgegebenen Kantenlichtes verträglich ist Zum Beispiel kann ein roter Stab zusammen mi Kunststoffplatten einer ähnlichen Farbe oder einei

2n Farbe benutzt werden, die im roten Teil des Spektrum; liegt, wie z. B. orange, gelb, magenta- oder Anilin-Ro usw. In gleicher Weise kann eine rote Kugel it Verbindung mit ähnlich gefärbtem Licht benutz werden, das von dem Ende eines Stabes au:

Fluoreszenzkunststoff abgegeben wird.

Es ist demnach eine Sammlung und flächenmäßigi Konzentration von Tageslicht möglich, das dadurct auch für Signal- und Kennzeichnungszwecke benutz werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gerichteten Lichtabgabe mit einem eine Lichtaufnahme- und eine Lichtabgabefläche aufweisenden Körper, dessen dem Lichteinfall ausgesetzte Fläche größer als die lichtabgebende Endfläche ist, wobei ein lichtsammelnder und verteilender Körper mit einer gewölbten Fläche benachbart und in Ausrichtung zu der lichtabgebenden Endfläche angeordnet und auf der von dieser abgekehrten Seite mit einer gewölbten Fläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einer mit ihrer Fläche dem Lichteinfall ausgesetzten dünnen Platte (14) oder Stab (54) aus fluoreszentem Kunststoffmateriai bestehende Licht aufnehmende Körper mit dem aus einem zylindrischen Stab (16), einer Kugel (60). einem Reflektor (28) od. dgl. bestehenden lichtsammelnden und verteilenden Körper kombiniert wird, der einen merklichen Teil des von dem lichtabgebenden Ende oder von der Kante des Körpers aus fluoreszentem Kunststoffmaterial emittierten Lichtes aufnimmt und das Licht in einem begrenzten Richtungsbereich abgibt und dabei zu einem Strahl konzentriert, der in verschiedener Weise gerichtet werden kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht aufnehmende Körper die im wesentlichen ebene dünne Platte (14) ist, deren Kante die lichtabgebende Fläche bildet, und daß der das Licht aufnehmende und konzentrierende Körper ein im wesentlichen zylindrischer Stab (16) ist, der benachbart und mit Abstand in paralleler Ausrichtung zur lichtabgebenden Kante der Platte (14) angeordnet ist, das (F i g. 1 und 2).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht aufnehmende Körper die Form des Stabes (54) hat, dessen gewölbte Außenmantelfläche auftreffende Lichtstrahlen (56) aufnimmt, wobei die das Licht abgebende Fläche eine Endfläche des Stabes (54) ist, und daß als sammelnder und konzentrierender Körper eine Kugel (60) vorgesehen ist, die in Ausrichtung auf die Endfläche des Stabes (54) von diesem mit Abstand angeordnet ist (F i g. 8).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (66) U-förmig gebogen ist, wobei die parallelen Schenkel der U-Form im wesentlichen gleich lang sind und vor den freien Endflächen des Stabes (66) jeweils eine Kugel (70) mit Abstand und in Ausrichtung zu der Endfläche angeordnet ist (F i g. 9 und 10).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen des oder der U-förmigen Stäbe (66) in öffnungen (68) einer Trägerplatte (64) angeordnet sind, so daß sie mit der Plattenfläche abschließen, und daß die Kugeln (70) mit Abstand von der Trägerplatte (64) vor den lichtabgebenden Endflächen der Stäbe (66) liegen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Licht aufnehmende Körper eine im wesentlichen kreisförmige Platte (34) ist, deren Umfangskante die das Licht abgebende Endfläche bildet, und daß der das Licht verteilende als Stab ausgebildete Körper ein Ring (36) mit kreisförmigem Querschnitt ist, der mit Abstand konzentrisch zur Umfangskante der kreisförmigen Platte (34) liegt (F ig. 5).

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (38) die Form eines Polygons hat, dessen Umfangskante die das Licht abgebende Fläche bildet, und daß der das Licht sammelnde und verteilende Körper als Stab (40) ein entsprechend der Polygon-Form gebogener, kontinuierlicher Ring mit kreisförmigem Querschnitt ist, der mit Abstand konzentrisch zur Umfangskante des Polygons liegt (F ig. 6).

ίο 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (22) im wesentlichen U-förmig gebogen ist und parallele Schenkel ungleicher Länge hat, die durch einen gewölbten Abschnitt verbunden sind und deren Endkanten in die gleiche Richtung weisen, und daß zwei zylindrische Stäbe (26) mit gleichem Querschnitt mit Abstand zu den das Licht abgebenden Endkanten (24) der Platte (22) angeordnet sind (F i g. 3).

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Stab (16) abgekehrt liegenden Endfläche der Platte (14) ein konkaver Reflektor (28) mit Abstand angeordnet ist, der die dort austretenden Lichtstrahlen (30) entsprechend der Richtwirkung des Stabes (16) in parallele Strahlen (32) umlenkt (F ig. 4).