DE4100767C3 - Lichtleiteranordnung für eine Leuchtvorrichtung zur Kochfeldbeleuchtung und ein Verfahren zur Herstellung des Lichtleiters der Lichtleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtleiteranord­ nung für eine Leuchtvorrichtung zur Kochfeldbeleuch­ tung und ein Verfahren zur Herstellung des Lichtleiters der Lichtleiteranordnung nach den Oberbegriffen des Ansp. 1 u. des Ansp. 5.

Die Kennzeichnung und Umgrenzung von Funktions­ feldern oder Armaturen ist bisher auf dem Gebiet der Hausgerätetechnik, noch nicht vollständig, und zufrie­ denstellend gelöst. Dies gilt vor allem für die Markie­ rung, von Kochfeldern in einer elektrisch beheizten Kochfläche. Glaskeramik-Kochflächen sind in der Regel nur durch Farbmarkierungen gekennzeichnet. Diese Farbmarkierungen sind nur unter günstigen äußeren Lichtverhältnissen erkennbar und verschwinden ganz, wenn ein Kochgefäß mit großen Bodenabmessungen aufgesetzt wird. Eine Zentrierung des Kochgefäßes auf das Kochfeld ist dadurch nur noch unzureichend mög­ lich. Herkömmliche Leuchtvorrichtungen zur beleuch­ teten Umgrenzung von Kochfeldern sind derart auf­ wendig, daß sie bisher selbst in hochwertigen Kochflä­ chen aus Kostengründen nicht akzeptiert werden.

In der WO 84/00800 wird ein optisches Lichtvertei­ lungssystem mit einem Lichtleiter beschrieben. Der Lichtleiter besteht aus einem lichtleitenden Kern und einer lichtdurchlässigen Umhüllung. Im Grenzflächen­ bereich zwischen Umhüllung und Kern sind Mittel vor­ gesehen, die Licht aus dem Kern auskoppeln und es in die lichtdurchlässige Umhüllung richten. Als Auskoppel­ mittel dienen Kerben im Kernumfang oder im Grenzflä­ chenbereich angeordnete Partikel.

Die EP 0 359 028 A1 beschreibt eine Lichtleiteranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wobei der Lichtleiter aus vollem Material besteht. Die Mittel zum radialen Auskoppeln des Lichts werden von V-förmigen Kerben gebildet, die durch einen gesonderten Arbeitsgang in das Material eingearbeitet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Licht­ leiteranordnung der eingangs genannten Art zur Verfü­ gung zu stellen, die einfach herzustellen, leicht und ko­ stengünstig zu montieren ist und hohen thermischen Belastungen standhält und ein Verfahren zur Herstel­ lung des Lichtleiters der Lichtleiteranordnung anzuge­ ben.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Lichtleiteranordnung, mit den Merkmalen gemäß den kennzeichnenden Teilen des Anspruches 1 und des An­ spruches 5 vor.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Beleuchtung großer Kochfelder kostengünstig nur mit Hilfe geeigneter Lichtleiter möglich ist. Dabei ist es not­ wendig, den Lichtleiter so zu gestalten, daß er das an wenigstens einem Ende eingekoppelte Licht im wesent­ lichen über die gesamte Länge des Lichtleiters vorran­ gig quer zur Einstrahlrichtung (radial) auskoppelt, damit der Verlauf des Lichtleiters in einem neutralen Umfeld von außen sichtbar wird und als Leuchtstreifen bei­ spielsweise zur Begrenzung eines Kochfeldes verwen­ det werden kann.

Das axial durch den Lichtleiter laufende Lichtbündel wird an den in der Regel quer verlaufenden Rissen gebrochen, gestreut oder auf andere Weise umgelenkt und tritt so in Teilstrahlbündeln praktisch radial aus dem Lichtleiter aus. Diese radialen Teilstrahlbündel sind über die ge­ samte Länge des Lichtleiters verteilt und markieren des­ sen axialen Verlauf und somit den vom Lichtleiter zu beschreibenden Umriß. Ein wesentlicher Vorteil dieses Lichtleiters besteht darin, daß er ebenso wie normale Glasröhrchen gekrümmten Bahnen folgen und demge­ mäß beliebigen Umrißformen angepaßt werden kann.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die mit Rissen versehene Glasschicht des Lichtleiters innen und außen von lichtdurchlässiger, Schichten begrenzt.

Die mit Rissen versehene Glasschicht besteht bei­ spielsweise aus Normalglas, während die Außenschicht und/oder die Innenschicht aus einem hitzebeständigen Glas, insbesondere Borsilikatglas besteht.

Unter Verwendung dieses rohrförmigen Lichtleiters aus Glas werden Teile des stirnseitig eingekoppelten Lichts von den Rissen der einen Glasschicht durch die transparente Außenschicht aus dem Lichtleiter ausge­ koppelt.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lichtleiter­ anordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.

Das Verfahren zur Herstellung des neuen Lichtleiters ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasrohr oder Glasprofil in eine Schmelze aus einem Glas mit einem anderen Wärmcausdehnungskoeffizien­ ten getaucht und danach derart abgekühlt wird, daß in dem als eine Schicht dienenden Glas mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten Risse bzw. Sprünge entstehen. Zur Herstellung des besonders zweckmäßigen dreischichtigen Lichtlei­ ters ist das Verfahren dadurch weitergebildet, daß ein Glasrohr oder Glasprofil zunächst in eine Schmelze aus einem Glas mit höherem Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten und danach in eine Schmelze aus einem Glas eines gleichen oder ähnlichen Wärmeausdehnungskoef­ fizienten getaucht wird, wodurch drei konzentrische Glasschichten entstehen, und daß danach der Abküh­ lungsprozeß zur Erzeugung der Risse in der mittleren Glasschicht durchgeführt wird.

Bei Verwendung eines Glasrohres mit C-förmigem Querschnittsprofil kann ein Tauchvorgang eingespart werden, da die Schmelze aus einem Glas mit niedrige­ rem Wärmeausdehnunskoeffizienten beim Tauchen sowohl die Rohrinnenfläche als auch die Rohraußenflä­ che erreicht und das Glasrohr innen wie außen vollstän­ dig überzieht. Die Herstellung von teilkreisförmigen oder sonstigen gekrümmten Rohrsegmenten läßt sich dadurch besonders einfach durchführen, daß das Glas­ rohr vor dem Tauchen in die Sollform gebracht wird, die auch die nachfolgend auf gebrachten Glasschichten an­ nehmen.

Vorzugsweise werden die Glasrohre in größeren Längen hergestellt und nach der Herstellung auf die gewünschten Längen gekürzt. Dadurch ergeben sich klar definierte Schnitt- oder Bruchstellen zum Einkop­ peln von Licht axial in das fertige Glasrohr.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Herstellung des Lichtleiters sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht mit einem weggebrochenen Teil auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä­ ßen Lichtleiters;

Fig. 2A eine Stirnansicht auf den Lichtleiter gemäß Fig. 1;

Fig. 2B eine Fig. 2A entsprechende Stirnansicht auf ein etwa C-förmiges Querschnittsprofil eines abgewan­ delten Lichtleiter-Ausführunusbeispiels;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf eine erfin­ dungsgemäß ausgebildete Leuchtvorrichtung, die als Kochfeldbeurenzung unter einer Glaskeramik-Kochflä­ che angeordnet ist;

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend IV-IV der Fig. 3 auf eine in die Stirnenden benachbarter Lichtleiter strahlen­ de Lichtquelle.

Der in den Fig. 1 und 2A dargestellte Lichtleiter 1 hat eine als Innensicht dienende Schicht 11 aus Borsilikat­ glas, eine mittlere Schicht 12 aus Normalglas oder einem anderen Glas mit einem gegenüber Borsilikatglas deut­ lich erhöhtem Wärmeausdehnungskoeffizienten und ei­ ne Außenschicht 13, die bei dem beschriebenen Beispiel wiederum aus Borsilikatglas besteht. Die Herstellung dieses Lichtleiters 1 ist wie folgt: Zunächst wird ein Rohr aus Borsilikatglas gekrümmt, damit der Lichtleiter 1 die in Fig. 1 dargestellte endgültige Krümmung erhält. Das gekrümmte Glassegment wird danach zunächst in eine Schmelze aus einem Glas mit einem relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Nor­ mal- oder Fensterglas, getaucht. Es entsteht die Schicht 12. Anschließend wird die Außenschicht 13 durch Tau­ chen in eine Schmelze aus einem Glas mit relativ niedri­ gem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Borsilikatglas, hergestellt. Anschließend wird das drei­ schichtige Glasrohr so rasch abgekühlt, daß die deutlich stärker schrumpfende mittlere Schicht 12 an vielen Stel­ len reißt und über die gesamte Rohrlänge verteilte quer verlaufende Risse entstehen. Diese Risse spalten ent­ lang der Rohrachse 16 übertragenes Licht in statisti­ schen, praktisch gleichmäßig über die Rohrlänge ver­ teilten Anteilen nach außen ab. Die Lichteinkopplung in das den Lichtleiter 1 bildende Rohr erfolgt axial von wenigstens einer oder beiden Stirnseiten 17 bzw. 18. Im Zuge der Herstellung wird das Rohr in teilweise deut­ lich längeren Abmessungen als im Einbauzustand her­ gestellt, beispielsweise in einem geschlossenen Kreis­ ring und danach radial geschnitten. Radiale Einkopp­ lungsflächen begünstigen eine hohe Lichtausbeute.

Das im wesentlichen C-förmige Querschnittsprofil des den abgewandelten Lichtleiter 1' bildenden Glas­ rohrs hat praktisch die gleiche Schichtenfolge wie bei der Ausführung gemäß Fig. 2A, nämlich die Schichten 11' und 13' aus Borsilikatglas als Innen- und Außen­ schicht und eine von diesen Schichten 11', 13' einge­ schlossene Schicht 12' aus einem Glas mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten als Mittelschicht, das nach Fertigstellung eine Vielzahl von gleichmäßig ver­ teilten Rissen aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist ein vereinfachter Herstellungsprozeß möglich. Ausge­ gangen wird von einem Glasröhrchen aus Normalglas, das in eine Schmelze aus Borsilikatglas getaucht wird. Dabei bilden sich gleichzeitig die als Innen- und Außen­ schichten dienenden Schichten 11' und 13', die an den Querschnittsprofilenden 14 ineinander übergehen. Im eingebauten Zustand wird der Profilspalt mit den Quer­ schnittsprofilenden 14 der unsichtbaren Seite zuge­ kehrt.

Die beschriebene Schichtenfolge kann auch geändert werden. Ggf. reicht es aus, wenn eine relativ dicke Au­ ßenschicht 13, beispielsweise aus Borsilikatglas, eine re­ lativ dünne und beim Abkühlen leicht springende Innen­ schicht aus Normalglas umschließt.

Fig. 3 zeigt mehrere der in Fig. 1 dargestellten Seg­ mente eines neuen Lichtleiters 1 zusammen mit Licht­ quellen 2 (Fig. 4) in ihrer bevorzugten Anwendung zur Kennzeichnunug der Kochfeldbegrenzung einer Koch­ feldplatte 3. Die dargestellte Lichtleiteranordnung 10 weist fünf teilkreisförmige Segmente eines Lichtleiters 1 auf, die paarweise über eine Haltemuffe 4 miteinander mechanisch verbunden sind und das Kochfeld teilkreis­ förmig umgeben. Zwischen benachbarten Stirnseiten 17 bzw. 18 von zwei Segmenten des Lichtleiters 1 ist eine Lichtquelle 2 in Form einer Glühlampe angeordnet. Die Haltemuffe 4 schirmt die Lichtquelle jeweils radial nach außen ab und sorgt dafür, daß die Lichtenergie mög­ lichst vollständig in die beiden Stirnseiten 17 und 18 des Lichtleiters 1 eingekoppelt wird. Die Halterungen der Lichtquelle 2 sowie der Lampensockel in der darunter­ liegenden Bodenplatte 6 können vielfältig gestaltet sein; sie ist in der Zeichnung (Fig. 4) nicht dargestellt. Die jeweiligen als lichtundurchlässiger Mantel 5 dienenden Endfassungen sind abweichend von den Haltemuffen 4 so gestaltet, daß sie auch auf der lichtleiterfernen Seite abgeschlossen sind, um die Lichtausbeute zu verbessern.

Wie zu sehen ist, ist bei der Lichtleiteranordnung 10 gemäß Fig. 3 trotz Fehlens eines Lichtleitersegments (C-förmige Anordnung) der gesamte Kreisring der Kochfeldbegrenzung problemlos zu erkennen. Die elek­ trische Schaltung ist so vorgesehen, daß die Lichtquelle 2 bei Einschalten des von der Kochfeldbegrenzung um­ gebenen Kochfeldes eingeschaltet werden. Die Leistung der Lichtquelle 2 kann gering sein: denn die Lichtein­ strahlung in die Stirnseiten 17 bzw. 18 des Lichtleiters 1 ist relativ hoch und reicht allemal aus, um den Verlauf jedes der Lichtleiter 1 von außen durch die Glaskera­ mikplatte sichtbar zu machen. Alle zur Lichtleiteranord­ nung gehörigen Komponenten sind thermisch unemp­ findlich und können dem entsprechend relativ nah unter­ halb der Kochfeldplatte 3 aus Glaskeramik installiert werden. Neben der Kenntlichmachung des Kochfeldes kann der in Fig. 3 dargestellten. Lichtleiteranordnung 10 die zusätzliche Funktion einer Heißanzeige zugeordnet werden. In diesem Falle ist die Lichtleiteranordnung 10 in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Heißanzei­ geschaltkreis des zugehörigen Kochfeldes eingebunden. Die Zuordnung der Heißanzeige zum jeweiligen Koch­ feld wird dadurch verdeutlicht.

Die Lichtleiteranordnung 10 hat neben dem beschrie­ benen bevorzugten Einsatzfall als Kochfeldbegrenzung und/oder Heißanzeige noch zahlreiche andere Anwen­ dungsmöglichkeiten. Hierzu gehören beispielsweise Ringbeleuchtungen in Haushaltsgeräteschaltern, Haus­ haltsgeräte-, insbesondere Herdblendenausleuchtungen usw. Wichtig ist, daß mit Hilfe der beschriebenen Licht­ leiter 1 Licht praktisch radial durch den Lichtleiterman­ tel ausgeblendet und axial im Lichtleiter ausgebreitet wird.

Claims (10)

1. Lichtleiteranordnung für eine Leuchtvorrichtung zur Kochfeldbeleuchtung mit wenigstens einer ge­ räteeigenen Lichtqelle (2), wobei

• a) die Lichtquelle (2) an wenigstens einer Stirnseite (17) eines länglichen Lichtleiters (1) zur Einkoppelung des Lichts angeordnet ist,
• b) der Lichtleiter (1), in dem sich das Licht in Längsrichtung von einer zur anderen Stirn­ seite (17, 18) fortpflanzt, über die Länge verteilte Mittel (15) zur Lichtauslenkung in Querrichtung zum Lichtleiter aufweist,
• c) der Lichtleiter (1) eine lichtdurchlässige Außenschicht (13) zum Austreten des Lichts in den Außenraum hat,
• d) der Lichtleiter (1) in einer Ebene unter­ halb einer glaskeramischen Kochfeldplatte (3) entlang des Umfangs eines Kochfeldes ange­ ordnet und somit als Ringbeleuchtung zur Kochfeldbeurenzung dient, wobei das radial aus dem Lichtleiter (1) ausgekoppelte Licht durch die Kochfeldplatte(3) tritt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ leiter (1) rohrförmig ausgebildet ist und wenigstens zwei Schichten (11, 12, 13; 11', 12', 13') aus Glas mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizien­ ten enthält, daß eine Schicht (12, 12') mit einem relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten als Risse ausgebildete Mittel (15) zur radialen Licht­ auslenkung aufweist und daß die die Risse aufwei­ sende Schicht (12, 12') von einer ununterbrochenen lichtdurchlässigen Außenschicht (13, 13') niedrige­ ren Wärmeausdehnungskoeffizienten umfangen ist.

2. Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die mit Rissen versehe­ ne Schicht (12) innen und außen von lichtdurchlässi­ gen Schichten (11, 13) begrenzt ist.

3. Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Rissen verse­ hene Schicht (12) aus Normalglas und die Außen­ schicht (13) und/oder die als Innenschicht dienen­ den Schicht (11) aus Borsilikatglas bestehen.

4. Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichteiter (1) einen kreisförmigen Querschnitt hat und die Hauptausbreitung des Lichts entlang einer gekrümmten Bahn verläuft.

5. Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Glasrohr oder Glasprofil in eine Schmelze aus einem Glas mit einem anderen Wärmeausdehungskoeffizienten getaucht und da­ nach derart abgekühlt wird, daß in dem als eine Schicht (12, 12') dienendem Glas mit dem höheren Wärmeausdehungskoeffizienten Risse bzw. Sprünge entstehen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Glasrohr oder Glasprofil, das als weitere Schnitt (11) dient, zunächst in eine Schmel­ ze aus einem Glas mit höherem Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten und danach in eine Schmelze aus einem Glas eines gleichen oder ähnlichen Wär­ meausdehungskoeffizienten getaucht wird, wo­ durch drei konzentrische Glasschnitten entstehen, und daß danach der Abkühlungsprozeß zur Erzeu­ gung der Risse in der mittleren Glasschicht durch­ gefürt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von einem Glasprofil mit C-förmigem Querschnittprofil ausgegangen wird, das in eine Schmelze aus einem Glas mit niedrigerem Wärme­ ausdehungskoeffizienten getaucht und danach ab­ gekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Glas mit höherem Wärmeausdehungskoeffizienten Normal- bzw. Fensterglas und als anderes Glas Borsilikatglas ver­ wendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasrohr oder das Glasprofil nach dem Tauchen kreis- oder kreis­ bogenförmig verformt wird.

10. Verfahren nach einem Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Glasrohr oder das Glasprofil nach Abkühlen auf vorgegebe­ ne Längen gekürzt wird.