DE29909520U1 - Rundum-Signalleuchte mit maximalem Kontrast - Google Patents

Description

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-2-Rundum-Signalleuchte mit maximalem Kontrast

Die Erfindung betrifft Rundum-Signalleuchten, die in einen Azimutwinkel bis 360° strahlen und bei Tageslicht einen hohen Kontrast sowie bei Sonnenlicht ein geringes Phantomlicht aufweisen.

Rundumleuchten sind für die verschiedensten Anwendungen in der Signaltechnik von großer Bedeutung. Im Gegensatz zu ebenen Signalen können sie bis zu einem Azimutwinkel von 360° das Signallicht abgeben. Zur Erzielung eines hohen Kontrastes ist es notwendig, das Tageslicht am Signal so stark wie möglich zu absorbieren. Auf diese Weise erscheint das Signal auch bei intensiver Sonneneinstrahlung im ausgeschalteten Zustand schwarz, während es im eingeschalteten Zustand die volle Leuchtdichte in der gewünschten Farbe abgibt.

Da eine Rundumleuchte mit den beschriebenen Eigenschaften und hoher Leuchtdichte eine hohe Erkennbarkeit garantieren würde und nach dem jetzigen Stand der Technik eine solche Einrichtung nicht bekannt ist, ist es Ziel der Erfindung, eine Rundumleuchte vorzuschlagen, die in jeder Beleuchtungssituation einen sehr hohen Kontrast aufweist.

Für ebene Signalanlagen sind zur Lösung der geschilderten Problematik bereits Linsenraster verwendet worden. Das Licht wird hierbei parallel zur optischen Achse kollimiert, vom Linsenraster in einzelne Lichtpunkte konzentriert und durch kleine Lichtdurchtrittsöfmungen einer nach außen hin absorbierenden Fläche geführt. Das Sonnenlicht wird nur noch zu einem sehr geringem Prozentsatz reflektiert und erzeugt praktisch kein Phantomlicht mehr. Da das Farbglas innen angeordnet ist, wirkt es ebenfalls nur im eingeschalteten Zustand. Um eine großflächige Ausleuchtung eines Linsenrasters mit kollimiertem Licht zu ermöglichen, wurde die Kombination eines Parabolspiegels, der das nach hinten abgestrahlte Licht in einer äußeren Ringzone kollimiert, mit einer zwischen Lichtquelle und Linsenraster angeordneten Kollimationslinse, die den vom Parabolspiegel nicht

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mittigen Bereich erfaßt, vorgeschlagen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, dieses fur ebene Signal bekannte, wirksame Prinzip zur Kontrasterhöhung fur Rundumleuchten nutzbar zu machen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den gemeinsamen Rotationsachsen eines zylindrisch angeordneten Linsenrasters und einer äußeren, zugeordneten zylindrischen absorbierenden Fläche mit Lichtdurchtrittsöfmungen eine Lichtquelle angeordnet wird, deren Licht über torisch geformte optische Elemente dem Linsenraster derart zugeführt wird, daß die Projektionen der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen auf die Azimutebene der Rundumleuchte radial - also zur Lichtquelle gerichtet - verlaufen und in den dazu senkrechten, durch die Rotationsachse des zylindrischen Signals verlaufenden Ebenen die torisch geformten optischen Elemente eine Kollimation der von der Lichtquelle austretenden Lichtstrahlen bewirken.

Je nachdem, welche Form die nachfolgenden, einzelnen Linsen des zylindrischen Linsenrasters besitzen, wird das von den torischen optischen Bauelementen kommende Licht gesammelt und durch die entsprechenden Lichtdurchtrittsöffiiungen der äußeren zylindrischen Fläche geleitet. Besitzen die einzelnen Linsen des zylindrischen Linsenrasters parallel zur Azimutebene eine Brechkraft, wird die Lichtquelle durch die in die Azimutebene projizierten, oben beschriebenen radial verlaufenden Lichtstrahlen erfindungsgemäß durch die einzelnen Linsen des Linsenrasters in die Lichtdurchtrittsöfmungen abgebildet. Besitzen die Linsen des Linsenrasters in den zur Azimutebene senkrechten Ebenen eine Brechkraft, können sie das Licht in deren Brennebenen fokussieren. Ist der Abstand zwischen den Linsen des Linsenrasters zur Rotationsachse des Signals groß im Verhältnis zu deren Durchmesser, so liegen die durch direkte Abbildung und Fokussierung entstandenen Lichtquellenbilder dicht beieinander und können durch eine gemeinsame, enge Lichtdurchtrittsöfifhung der äußeren absorbierenden Fläche treten.

Besteht das Linsenraster aus kreisförmig aneinandergereihten, senkrecht zur Azimutebene stehenden Zylinderlinsen, so entfallt die beschriebene Fokussierung des von den torischen Linsen kommenden, kollimierten Lichtes, und es entstehen an der absorbierenden Fläche Lichtlinien, die durch Schlitze in der absorbierenden Fläche austreten. Die Aperturwinkel der austretenden Lichtstrahlen werden in den zur Azimutebene senkrechten Ebenen von der Höhe der Lichtquelle bestimmt.

Besteht das Linsenraster aus ringförmigen, parallel zur Azimutebene angeordneten Zylinderlinsen, so entfallt die beschriebene direkte Abbildung der Lichtquelle und es entstehen an der absorbierenden Fläche parallel zur Azimutebene Lichtlinien, die durch entsprechende parallele Schlitze in der absorbierenden Fläche treten.

Die genannte torisch geformten optischen Bauelemente können Linsen oder Spiegel darstellen. Mittels dieser Bauelemente wird die oben beschriebene Lichtlenkung vor dem Auftreffen auf das Linsenraster bewirkt, so daß die von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen erfindungsgemäß in der Projektion auf die Azimutebene eine radiale Richtung besitzen und in den durch die Symmetrieachse des Signals verlaufenden, senkrecht zur Azimutachse stehenden Ebenen kollimiert werden. Der Querschnitt dieses torischen Bauelementes kann sphärisch oder asphärisch sein, kontinuierlich oder diskontinuierlich entsprechend einer Fresnellinse bzw. eines Fresnelspiegels. Eine torisch geformte Linse wird erfindungsgemäß zwischen der Lichtquelle und dem Linsenraster angeordnet, wobei die Rotationsachse dieser Linse mit der Symmetrieachse des zylindrisch angeordneten Linsenrasters zusammenfällt. Ein torisch geformter Hohlspiegel erfaßt das rückwärtige Licht und ist besonders für Rundumsignale geeignet, die das Signal rotieren lassen. Erfindungsgemäß wird dabei die Lichtquelle im Brennpunkt des rotierenden Hohlspiegels (Scheitelradius/2) und die Rotationsachse der torischen Formgebung in der Symmetrieachse des zylindrischen Linsenrasters angeordnet.

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Der Querschnitt dieses Hohlspiegels wird fur große Aperturen vorteilhaft parabolisch ausgeführt. Besitzt der Hohlspiegel zur Aufnahme der Lampenfassung eine mittige Bohrung und dadurch einen mittigen, unwirksamen Bereich, so kann der vordere mittige Bereich in diesem Raumwinkel durch eine entsprechende kleine, torisch geformte Linse mit oben beschriebener Bauart erfaßt werden. Wenn der dadurch berührte Raumwinkel klein ist, kann auf diese vordere torische Linse verzichtet werden, so daß durch die Linsen des Linsenrasters in diesem Raumwinkel in alle Richtungen eine direkte Abbildung der Lichtquelle in die Lichtdurchtrittsöfmungen der absorbierenden Fläche erfolgt.

Das Licht wird in jedem der beschriebenen Fälle in kleine Punkte bzw. Linien konzentriert und durch die Lichtdurchtrittsöfmungen der absorbierenden Fläche geleitet, so daß die Rundumleuchte im ausgeschalteten Zustand auch bei intensiver Sonneneinstrahlung schwarz erscheint.

Anschließend wird die Erfindung an Beispielen erläutert.

In einem ersten Beispiel (Fig. 1 und 2) wird das Licht einer Halogenlampe 1 über eine um die Zylinderachse 2 rotationssymmetrisch angeordnete Zylinder- Fresnelfolie 3 und einen Farbfilter 4 den zylindrischen Stäben 5 zugeführt. Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine auf der Azimutebene senkrecht stehenden Ebene. Die torische Fresnellinse 3 erzeugt in jeder dieser senkrecht auf der Azimutebene und durch die Zylinderachse 2 verlaufenden Ebenen kollimiertes Licht und fuhrt es den zylindrischen Stäben des Linsenrasters 5 zu. Diese Zylinderlinsen besitzen nur in eine Richtung eine Brechkraft und können das von der Fresnellinse kommende Licht nicht fokussieren, sondern nur in der dazu senkrechten Azimutebene und allen dazu parallel verlaufenden Ebenen direkt abbilden (wie in Fig. 2 ersichtlich), so daß sich das Licht zu Linien in den Schlitzen 6 der zylindrischen absorbierenden Fläche 7 sammelt. Es entstehen damit austretende Lichtstrahlen, deren Apertur durch die Winkel &agr; und &bgr; charakterisiert sind. Fig. 2 verdeutlicht, daß das Signal in einen Azimutwinkel von 360° strahlt und sichtbar ist. In dieser Ebene wird die Abbildung der Lampenwendel und der Apertur-

winkel &bgr; durch die Brechkraft der zylindrischen Stäbe sowie durch deren Abstand zur Lampe bestimmt. Durch den großen Abstand zur Lampe gegenüber der Brennweite der zylindrischen Stäbe 5 entsteht das Wendelbild nahe der Brennebene dieser zylindrischen Stäbe. Der Aperturwinkel &agr; wird durch die Brennweite der torisch geformten Fresnellinse und durch die Höhe der Lampenwendel bestimmt.

In Fig. 3 ist ein zweites Beispiel beschrieben, bei dem das Licht der Halogenlampe 1 über eine Toruslinse 8 und einen Farbfilter 4 dem Linsenraster 9 zugeführt wird. Dieses Linsenraster fokussiert im Gegensatz zum ersten Beispiel in der zur Azimutebene senkrechten Ebene das von der Toruslinse kommende kollimierte Licht in den Brennebenen der Linsen des Linsenrasters 9. Nahe den Brennebenen entstehen in der dazu senkrechten Azimutebene und in allen zur Azimutebene parallelen Ebenen die Lichtkonzentrationen über die direkte Abbildung der Linsen des Linsenrasters analog der Fig.2 des ersten Beispiels. Das entsprechend der Wendelform in Punkten oder kleinen Strichen gesammelte Licht tritt durch zugeordnete Lichtdurchtrittsöflöiungen der zylindrischen absorbierenden Fläche 10 und über das farblose Schutzrohr 11 nach außen. Die austretenden Lichtkegel sind in diesem Fall im wesentlichen symmetrisch.

Mehrere Anordnungen können - wie in Fig. 2 ersichtlich - zur Realisierung von mehrfarbigen oder hohen Säulen übereinandergestapelt und getrennt angesteuert werden.

Auch ist der Einsatz eines rotierenden Spiegels 12 möglich, dessen Krümmungsmittelpunkt mit der Lampenmitte zusammenfallt und ein Lampenwendelbild in der Nähe der Lampenwendel im Maßstab 1:1 erzeugt. Bei entsprechender Dimensionierung der Lichtdurchtrittsöfmungen wird nicht nur die Wendel selbst, sondern auch das Spiegelbild durch die Öffnungen geleitet.

Für den obere Abschluß eines solchen Signals bieten sich Abdeckhauben an, die entsprechend der Signalfarbe eingefarbt und lichtdurch-

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sind.

hi einem dritten Beispiel wird der erfindungsgemäße, torisch geformte Hohlspiegel verdeutlicht (Fig. 4 und Fig. 5): Wie im ersten Beispiel wird das Licht einer Halogenlampe 1 über einen um die Zylinderachse 2 rotationssymmetrisch angeordneten Farbfilter 4 den zylindrischen Stäben 5 zugeführt. Fig. 5 zeigt den Schnitt durch eine auf der Azimutebene senkrecht stehenden Ebene. Das torische optische Bauelement ist in diesem Fall der Hohlspiegel 3, der in senkrecht auf der Azimutebene und durch die Zylinderachse 2 verlaufenden Ebenen nahezu kollimiertes Licht erzeugt und es den zylindrischen Stäben des Linsenrasters 5 einseitig zufuhrt. Die zur Erzeugung des torischen Spiegels notwendige Rotationsachse fällt mit der Zylinderachse 2 zusammen. Die diesbezügliche Rotation wird mit dem Radius Rl vollzogen. Dieser Radius Rl entspricht der paraxialen Brennweite des Hohlspiegels 3. Der um die Achse 2 zu rotierende Schnitt des torischen Spiegels entspricht in dieser Darstellung einer Parabel mit dem Scheitelradius R2. Um etwas größere Strahlneigungen zu erzeugen, ist auch eine Abweichung von der Parabelform möglich, wie sie z.B. in dem Patent DT 2201442 vorgeschlagen wurde. Die Zylinderlinsen 5 besitzen wiederum nur in eine Richtung eine Brechkraft und können das vom Hohlspiegel 3 kommende kollimierte Licht nicht fokussieren, sondern nur in der dazu senkrechten Azimutebene und allen dazu parallel verlaufenden Ebenen direkt abbilden (wie in Fig. 5 ersichtlich), so daß sich das Licht zu Linien in den Schlitzen 6 der zylindrischen absorbierenden Fläche 7 sammelt. Der vom Parabolspiegel nicht erfaßte mittige Bereich braucht in diesem Fall nicht durch eine vordere torische Linse ausgeleuchtet werden, da der zu beleuchtende Raumwinkel so klein ist, daß die direkt von der Lampe kommenden Strahlen in diesem Winkelbereich durch die zylindrischen Stäbe 5 ausreichend gut zu Linien in den Schlitzen 6 gesammelt werden. Die Rundumleuchte kann im oberen Teil zum Abschluß eine der Signalfarbe entsprechende eingefärbte Abdeckhaube besitzen. Die Rundumleuchte weist auch bei Sonnenlicht einen weit besseren Kontrast auf als bekannte Signale, da die Signalfarbe nur im eingeschalteten Zustand sichtbar ist. Eine gleiche Erkennbarkeit ist

deshalb bei weit geringeren Lichtstärken gegeben, als es die derzeitigen Vorschriften empfehlen. Zur Veränderung des Hell-Dunkel-Verhältnisses ist es möglich, eine zusätzliche absorbierende Blende im Signal anzuordnen, die an der Rotationsbewegung des Spiegels teilnimmt.

Claims (5)

1. Rundumleuchte zur Abstrahlung eines phantomlichtfreien Signals in einen Azimutwinkel bis 360°, gekennzeichnet dadurch, daß die Lichtquelle in der Rotationsachse eines torisch geformten optischen Bauelementes und gleichzeitig in den dazu identischen Symmetrieachsen eines zylindrisch geformten Linsenrasters und einer entsprechenden zylindrischen, absorbierenden Fläche mit Lichtdurchtrittsöffnungen angeordnet wird.

2. Rundumleuchte nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abbildung der Lichtquelle in die Lichtdurchtrittsöffnungen der zylindrischen, nach außen hin absorbierenden Fläche dadurch ermöglicht wird, daß die Projektionen der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen auf die Azimutebene der Rundumleuchte radial, also zur Lichtquelle gerichtet verlaufen.

3. Rundumleuchte nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die torisch geformten optischen Bauelemente in den zur Azimutebene senkrechten und durch die Zylinderachse verlaufenden Ebenen eine Kollimation der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen bewirken.

3. Rundumleuchte nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Linsenraster aus kreisförmig aneinandergereihten, senkrecht zur Azimutebene stehenden Zylinderlinsen besteht und die Lichtsammlung in senkrecht zur Azimutebene sich ausbildenden Lichtlinien erfolgt.

4. Rundumleuchte nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das torisch geformte optische Bauelement ein torischer Hohlspiegel ist, der durch Rotation seines sphärischen oder asphärischen Querschnittes um die Zylinderachse des Linsenrasters gebildet wird und in dessen Brennpunkt die Lampenwendel angeordnet ist.