DE4439119A1 - Lichtleiterkegel, Verfahren zu dessen Herstellung, sowie Informationsträger - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtleiter­ kegel, der einen mit einem Lichtleiter zu verbindenden Ein­ gang umfaßt, einen sich im wesentlichen kegelförmig verbrei­ tenden lichtdurchlässigen Durchgang und einen Ausgang mit größerem Querschnittsflächeninhalt als dem des Eingangs, wo­ bei der Durchgang von einem hülsenförmigen Teil mit geringe­ rem Brechungsindex als dem des lichtdurchlässigen Eingangs umgeben wird.

Ein solcher Lichtleiterkegel ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 74 07 095 bekannt. Solche Lichtleiterkegel wer­ den beispielsweise in großer Zahl für Informationsträger ver­ wendet. Ein Matrixbild wird aufgebaut, das aus diesen Licht­ leiterkegeln besteht. Die Lichtleiterkegel werden dazu einer­ seits über Lichtleiter mit einer Lichtquelle verbunden und münden andererseits in einer Wiedergabefläche. Um zu vermei­ den, daß Verunreinigung an der Wiedergabefläche haften bleibt, was namentlich für Freiluftanwendungen von Bedeutung ist, wie an Straßen, ist vorgeschlagen worden, die Wieder­ gabefläche flach auszuführen. Dazu ist ein flacher Ausgang des Lichtleiterkegels von Bedeutung.

Bei der Konstruktion, gezeigt in dem vorgenannten deutschen Gebrauchsmuster, verbreitet sich der kegelförmige Durchgang linear, das heißt die Begrenzung des Kerns oder des Durchgangs verläuft gerade. Es hat sich herausgestellt, daß etwa 30% des eingebrachten Lichts wieder ausgestrahlt wer­ den.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Er­ tragsleistung solcher Lichtleiterkegel zu vergrößern, das heißt daß bei derselben Menge eintretenden Lichts eine größe­ re Menge Licht in effektiver Weise austritt.

Diese Aufgabe wird bei dem vorstehend beschriebenen Lichtleiterkegel dadurch realisiert, daß der im wesentlichen kegelförmig sich verbreitende Durchgang wenigstens zwei scha­ lenförmige Teile umfaßt, wobei die Krümmung des schalenförmi­ gen Teils, das dem Ausgang näher gelegen ist, kleiner als die Krümmung des Teils ist, das dem Eingang näher gelegen ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch die nicht länger linear erfolgende Ausführung der Be­ grenzung zwischen dem Lichtdurchgang beziehungsweise dem Kern und dem hülsenförmig umgebenden Teil die Ertragsleistung des brauchbaren austretenden Lichts vergrößert werden kann. Es ist eine Steigerung der Ertragsleistung bis 100% festge­ stellt worden.

Obwohl die schalenförmige Krümmung jede Gestalt haben kann, wird bevorzugt, daß wenigstens eines der schalenförmi­ gen Teile einen Rotationsparaboloidstumpf umfaßt. Dabei ist die Rotationsachslinie mit der Achslinie des kegelförmigen Teils zusammenfallend angebracht. Es ist ebenfalls möglich, eines der schalenförmigen Teile als Rotationsparaboloidstutz auszuführen, wobei ebenfalls die Rotationsachslinie mit der Achslinie des kegelförmigen Teils zusammenfällt. Dabei werden solche rotationssymmetrische Kurven in der Weise angebracht, daß das Segment, das sich am nächsten zum Eingang befindet, eine größere Krümmung hat als das Segment, das sich am näch­ sten zum Ausgang befindet.

Obwohl durch Anwendung von zwei schalenförmigen Tei­ len, die aneinander grenzen, eine erhebliche Verbesserung erhalten wird, wird ein optimales Ergebnis bei drei scha­ lenförmigen Teilen erhalten. Obwohl bei vier schalenförmigen Teilen eine weitere Verbesserung eintritt, ist diese ange­ sichts der damit verbundenen Produktionskosten von relativ untergeordneter Bedeutung. Wenn die Krümmung des scha­ lenförmigen Teils die nachstehenden Gleichungen erfüllt, wird ein optimaler Ertrag für das ausfallende Licht erhalten.

Dabei ist der Winkel zwischen der Achslinie und der Linie, die sich vom Eintrittspunkt des Lichtstrahls auf die Achslinie aus zu einem Punkt auf der Krümmung hin erstreckt.

n₃ ist der Brechungsindex des Mediums, während n₁ der Bre­ chungsindex der Luft ist, in die der Strahl austritt.

Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Informa­ tionsträger für die Abgabe von Lichtsignalen, der eine Viel­ zahl von Lichtleiterkegeln wie vorstehend umschrieben umfaßt, angebracht in einer Wiedergabefläche und jeweils einen Bild­ punkt bildend. Dabei sind wenigstens zwei Gruppen von Licht­ leiterkegeln anwesend, jeweils mit einer anderen Lichtquelle verbunden.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren für die Herstellung eines Lichtleiterkegels, welches Verfahren das Einspritzen eines Kunststoffs in eine Form für die Her­ stellung des Kerns und die Anbringung eines hülsenförmigen Teils mit geringerem Brechungsindex als dem des Kerns um die­ sen Kern umfaßt. Nach dem Stand der Technik wird die Anbrin­ gung des hülsenförmigen Teils in einem späteren Schritt aus­ geführt, nachdem der Kern oder der Lichtleiterkegel aus bei­ spielsweise einer Spritzgußform genommen worden ist. Ein solches Verfahren ist verhältnismäßig umständlich und gibt Probleme in bezug auf die Verunreinigung und die Maßgen­ auigkeit. Ebenfalls erhöht ein solcher Arbeitsschritt die Kosten für die Herstellung einer solchen zusammengesetzten Linse erheblich.

Die Nachteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens werden weggenommen, indem unmittelbar nach dem Einspritzen des Kerns die Formhöhle vergrößert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele verdeutlicht.

Dabei zeigt:

Fig. 1 den Lichtleiterkegel nach der Erfindung zu­ sammen mit einem Lichtleiter im Querschnitt;

Fig. 2 den Lichtleiterkegel nach Fig. 1 in der Perspektive;

Fig. 3 den Informationsträger nach der Erfindung; und

Fig. 4 schematisch den vorstehend wiedergegebenen Zusammenhang zur Optimalisierung des schalenförmigen teils verdeutlicht.

In Fig. 1 ist der Lichtleiterkegel nach der Erfin­ dung insgesamt mit 1 bezeichnet. Dieser ist in einer Wieder­ gabeplatte 2 aufgenommen. Der Lichtleiterkegel oder die Linse ist mit einem Lichtleiter 3 verbunden, der in einer Aufnahme oder einem Eingang 4 aufgenommen ist. Der Ausgang oder die Frontfläche der Linse 5 ist flach ausgeführt, wodurch dieser mit der Platte 2 bündig gelegen ist. Um den Lichtdurchgang oder Kern 7 ist ein rohrförmiges Teil 6 angebracht. Dies hat einen geringeren Brechungsindex als das Material des Kerns. Die Begrenzung zwischen dem Kern und dem hülsenformigen Teil wird von einer Anzahl schalenförmiger Teile gebildet, nämlich dem ersten schalenförmigen Teil 8, dem zweiten schalenförmi­ gen Teil 9 und dem dritten schalenförmigen Teil 10. Diese schalenförmigen Teile können jede in dem Stand der Technik bekannte Gestalt aufweisen, wie Rotationsparaboloid und -hyp­ erboloid mit einer mit der Achse 11 des Lichtleiterkegels zusammenfallenden Rotationsachslinie. Dabei ist jede Krümmung derart ausgeführt, daß das erste Segment 12 eine größere Krümmung als das zweite Segment 13 hat.

Mit 17 und 18 sind die Bahnen von Lichtstrahlen wie­ dergegeben.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung nach der Fig. 1 pers­ pektivisch dargestellt, während in Fig. 3 gezeigt ist, wie durch eine Anordnung von drei Lichtquellen 16 über eine Ver­ bindung mit Lichtleitern 3 und einer Wiedergabefläche 13 ein Informationsträger 14 gebildet werden kann. Ein solcher In­ formationsträger kann beispielsweise zur Angabe der Geschwin­ digkeit entlang Straßen oder zur Angabe anderer Informationen verwendet werden.

In Fig. 4 ist die optimale Krümmung eines scha­ lenförmigen Teils wiedergegeben, dies muß folgender Gleichung entsprechen:

Claims (10)

1. Lichtleiterkegel (1), der einen mit einem Lichtleiter (3) zu verbindenden Eingang (4) umfaßt, einen sich im wesent­ lichen kegelförmig verbreitenden lichtdurchlässigen Durchgang (7) und einen Ausgang (5) mit größerem Querschnittsflächenin­ halt als dem des Eingangs, wobei der Durchgang von einem hül­ senförmigen Teil (6) mit geringerem Brechungsindex als dem des lichtdurchlässigen Eingangs umgeben wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der im wesentlichen kegelförmig sich ver­ breitende Durchgang wenigstens zwei schalenförmige Teile um­ faßt, wobei die Krümmung des schalenförmigen Teils, das dem Ausgang (5) näher gelegen ist, kleiner als die Krümmung des Teils ist, das dem Eingang näher gelegen ist.

2. Lichtleiterkegel nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der kegelförmigen Teile einen Rotationsparaboloidstumpf umfaßt.

3. Lichtleiterkegel nach einem der vorigen Ansprüche, wobei wenigstens eines der kegelförmigen Teile einen Rota­ tionshyperboloidstumpf umfaßt.

4. Lichtleiterkegel nach einem der vorigen Ansprüche, wobei von wenigstens einem der schalenförmigen Teile das Seg­ ment (12), das am nächsten zum Eingang gelegen ist, stärker gekrümmt ist als das Segment (13), das am nächsten zum Aus­ gang gelegen ist.

5. Lichtleiterkegel nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Endfläche des Ausgangs eine flache Fläche (5) ist, die senkrecht zur Achse des Kegels gelegen ist.

6. Lichtleiterkegel nach einem der vorigen Ansprüche, der drei angrenzende schalenförmige Teile umfaßt.

7. Lichtleiterkegel nach einem der vorigen Ansprüche, wobei wenigstens eines der schalenförmigen Teile die nachfol­ gende Gleichung erfüllt:

8. Informationsträger zur Abgabe von Lichtsignalen, wel­ cher Träger eine Vielzahl von Lichtleiterkegeln nach einem der vorigen Ansprüche umfaßt, angebracht in einer Wiederga­ befläche und jeweils einen bildend.

9. Informationsträger nach Anspruch 8, wobei wenigstens zwei Gruppen von Lichtleiterkegeln anwesend sind, jeweils mit einer anderen Lichtquelle verbunden.

10. Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiterkegels, welches Verfahren das Einspritzen eines Kunststoffs in eine Form für die Herstellung des Kerns (7) und die Anbringung eines hülsenförmigen Teils (6) mit geringerem Brechungsindex als dem des Kerns um diesen Kern umfaßt, dadurch gekennzeich­ net, daß unmittelbar nach dem Einspritzen des Kerns die Form­ höhle vergrößert wird, mit anschließendem Bespritzen des Kerns mit Material, das den hülsenförmigen Teil umfaßt.