DE3704871A1

DE3704871A1 - Beleuchtungseinrichtung mit einem fluessigkeitsgefuellten lichtleiter

Info

Publication number: DE3704871A1
Application number: DE19873704871
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Nath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1988-08-25
Also published as: DE3529488C2; DE3529488A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im Hinblick auf die Hauptanmeldung P 35 29 488.4 als Stand der Technik vorausgesetzt wird.

Diese vorgeschlagene Beleuchtungseinrichtung enthält einen bieg samen Lichtleiter aus einem Kunststoffschlauch, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die einen fluoreszierenden Farbstoff enthält, einen niedrigeren Brechungsindex hat als die Flüssigkeit, aus einem Fluorkunststoff besteht und an mindestens einem Ende durch ein transparentes Fenster verschlossen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wir kungsgrad der eingangs genannten Beleuchtungseinrichtung zu verbes sern, d. h. das Verhältnis der (radial) eingestrahlten Strahlungs leistung zu der vom Lichtleiter axial abgegebenen Strahlungslei stung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsge mäßen Beleuchtungseinrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Mit der vorliegenden Beleuchtungseinrichtung lassen sich höhere Beleuchtungsstärken als bisher erzielen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine stark vergrößerte Teilansicht der Beleuch tungseinrichtung gemäß Fig. 1 zur Erläuterung ihrer Arbeits weise und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausfüh rungsform der Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Die Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 1 enthält einen Schlauch (10) aus einem transparenten Kunststoff, insbesondere einem Fluor kunststoff. Bevorzugt wird TFB (ein Copolymeres aus Tetrafluor ethylen-, Hexafluorpropylen- und Vinylidenfluorid-Einheiten), des sen Brechungsindex etwa 1,36 beträgt, gut geeignet sind jedoch auch FEP (Polytetrafluorethylenhexafluorpropylen) und PFA (Polytetra fluorethylen mit Perfluoralcoxy-Seitenketten).

Der Schlauch ist mit einer Flüssigkeit (12) gefüllt und an seinen Enden durch Stopfen (14, 16) verschlossen.

Die Flüssigkeit (12) ist vorzugsweise, wie bekannt, so gewählt, daß sie den Kunststoff, aus dem der Schlauch (10) besteht, nicht oder nur schwach benetzt. Gut geeignet sind höhere Alkohole, wie Diethylenglycol, Triethylenglycol und Tetraethylenglycol. Bevorzugt wird Triethylenglycol.

Erfindungsgemäß enthält die Flüssigkeit eine Perylen-Verbindung als fluoreszierenden Farbstoff. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, daß die obengenannten Fluorkunststoffe, insbesondere TFB, FEP und PFA, eine hohe Lichtdurchlässigkeit im nahen UV und im sichtbaren Spektralbereich aufweisen, was eine gute Ausnutzung des Anregungs- oder Pumplichtes gewährleistet.

Die den gelösten Farbstoff enthaltende Flüssigkeit (12) muß einen größeren Brechungsindex als das Schlauchmaterial (10) haben. Der Unterschied der Brechungsindizes soll möglichst groß sein. Zur Erhöhung des Brechungsindex kann die Füllflüssigkeit einen Zusatz von z. B. bis zu 30 oder 50 Vol.-% eines phenylsubstituierten Alkohols, wie 3-Phenyl-1-Propanol enthalten. Wie Fig. 2 zeigt, wird Fluoreszenzstrahlung, die von einem vorgegebenen Punkt (P) ausgeht, an der Grenzfläche (18) zwischen der Flüssigkeit (12) und dem Schlauch (10) vom Lot weggebrochen, so daß sie ab einem bestimmten Grenzwinkel nicht mehr aus der Flüssigkeit austreten kann, sondern total reflektiert wird. Die total reflektierte Strahlung breitet sich in Längsrichtung des Schlauches aus bis sie zu dem Stopfen (14) gelangt, der aus einem für die Fluoreszenzstrahlung transpa renten Material besteht, so daß die Strahlung durch den Stopfen (14) austreten kann, wie durch einen Pfeil angedeutet ist.

Der Stopfen (16) am entgegengesetzten Ende ist vorzugsweise mit einer reflektierenden Schicht (20) versehen, er kann daher aus einem beliebigen Material bestehen. Durch die reflektierende Schicht (20) wird das sich in Fig. 1 nach links ausbreitende Fluoreszenzlicht zum transparenten Stopfen (14) reflektiert und erhöht dadurch die Intensität des Ausgangslichts. Das Ausgangslicht kann auch durch ein photoempfindliches Bauelement, wie eine Photodiode, nutzbar gemacht werden, das sich in direktem Kontakt mit der Füllflüssigkeit des Lichtleiters befindet. In diesem Falle braucht der angrenzende Stopfen (z. B. 14) nicht transparent zu sein.

Da das anregende Licht von allen Seiten und über die ganze Länge in den Schlauch (10) eintreten kann, lassen sich auch mit relativ schwachem und diffusem Anregungslicht hohe Fluoreszenzlichtinten sitäten am Ausgangsende des Lichtleiters erzielen.

Fig. 3 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung, die ein lichtdichtes, zylindrisches Gehäuse (30) enthält, in dessen Achse eine Lichtquel le in Form einer Leuchtstoffröhre (32) angeordnet ist. Die Leuchtstoffröhre ist in Fassungen (34) gehaltert und mit einer üblichen Stromversorgung (nicht dargestellt) verbunden.

Die Leuchtstoffröhre (32) wird mit Abstand von einem zu einer Wendel aufgewickelten Stück 36 a eines Leichtleiters (36) des anhand von Fig. 1 beschriebenen Typs umgeben. Das eine Ende des wendelför migen Teiles 36 a des Lichtleiters (36) ist mit einem reflektieren den Stopfen (16) verschlossen, am anderen Ende ist der Lichtleiter bei (38) aus dem Gehäuse (30) herausgeführt, vorzugsweise etwa tangential, um übermäßige Biegungen zu vermeiden, die zu einem Lichtverlust führen würden.

Das herausgeführte Stück (36 b) des Lichtleiters (36) ist so lang, wie es für den vorgesehenen Zweck erforderlich ist und am Ende z. B. mit einem Griffstück (40) versehen, das die Handhabung erleich tert. Das griffstückseitige Ende des Lichtleiters (36) ist mit dem transparenten Stopfen (14) verschlossen, dessen Stirnseite als Sammellinse ausgebildet sein kann.

Die Leuchtstoffröhre 32 stellt eine ausgedehnte Lichtquelle relativ geringer Leuchtdichte dar, die wenig Wärme entwickelt. Durch die Konzentrationswirkung des mit der fluoreszierenden Flüssigkeit gefüllten Lichtleiters steht trotzdem am Austrittsende (Stopfen 14) des Lichtleiters eine überraschend hohe Lichtleistung zur Verfü gung. Für rot fluoreszierende Farbstoffe eignet sich zur Anregung auch eine Natriumdampflampe. Für blau fluoreszierende Farbstoffe kann man zur Anregung eine Quecksilber-Niederdrucklampe mit einer Emission bei 360 nm verwenden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestand der Schlauch (10) aus klar transparentem TFB mit einer Wandstärke von 0,5 mm und einem Innendurchmesser von 6 mm. Die Füllflüssigkeit bestand aus einer Lösung von Perylenfarbstoff in Triethylenglycol. Geeignet sind z. B. Lumogen F Orange 240 und Lumogen F Rot 300 und Lumogen Violett 570 (BASF). Überraschenderweise sind diese und andere Perylenfarbstoffe, in den genannten Glykolen ausreichend löslich und stabil.

Ein großer Vorteil der vorliegenden Beleuchtungseinrichtung besteht darin, daß der flüssigkeitsgefüllte Fluorkohlenstoffkunststoff schlauch (10) aus TFB besonders flexibel ist. Die Beleuchtungsein richtung läßt sich daher sehr leicht an die verschiedensten Verwendungszwecke anpassen. Da das anregende Licht von der Seite eintritt, brauchen keine besonderen Anforderungen an die Positio nierung des Lichtleiters gestellt zu werden. Die Beleuchtungsein richtung läßt sich daher z. B. auch für die Funktionskontrolle von Autoscheinwerfern einsetzen, da man nur ein Stück des Lichtleiters im Scheinwerfer an einer Stelle anzubringen braucht, wo etwas Licht von der Scheinwerferbirne hingelangt. Für viele Zwecke ist auch die relativ enge Monochromasie des Fluoreszenzlichtes von Vorteil.

Die Füllflüssigkeit kann auch mehrere verschiedene fluoreszierende Farbstoffe enthalten, beispielsweise um dem Ausgangslicht eine gewünschte Spektralcharakteristik zu verleihen, z. B. um unbuntes (weißes) Licht zu erzeugen.

Die Innenwand des Gehäuses (30) kann als Spiegel ausgebildet sein, also z. B. mit einer spiegelnden Schicht bedampft sein oder durch eine polierte Metalloberfläche gebildet werden. Der wendelförmige Teil (36 a) braucht nicht an der Innenwand des Gehäuses (30) anzuliegen.

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtleiter, welcher einen Kunststoffschlauch (10) enthält, der mit einer Flüssigkeit (12) gefüllt ist, die einen fluoreszierenden Farbstoff enthält, der einen niedrigeren Brechungsindex hat als die Flüssigkeit und der an den Enden durch Stopfen (14, 16) verschlossen ist, nach Patent (-Anmeldung P) 35 29 488, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssig keit (12) einen höheren Alkohol enthält und der Farbstoff eine Perylen-Verbindung enthält.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (10) aus einem Fluorkunststoff, insbesondere TFB besteht.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flüssigkeit Diethylenglycol, Triethylenglycol oder Tetraethylenglycol enthält.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit einen phenylsubstituierten Alkohol wie z. B. 3-Phenyl-1-Propanol enthält.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Schlauches mit einem Reflektor (16) versehen ist.