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Vorrichtung zur Beleuchtung der Skalen von Meßinstrumenten Die Erfindung
bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung für die Anzeigeskala von Meßinstrumenten,
insbesondere auf eine Einrichtung, bei der das Licht einer Lichtquelle vom Rande
des Gehäuses über reflektierende Mittel an die hintere Fläche des Deckglases des
Gehäuses und durch Totalreflektion am Deckglas auf die Skalenfläche geworfen wird.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das am oberen Rande des Gehäuses befindliche
reflektierende Mittel eine derart gekrümmte Reflexionsfläche hat, daß die Lichtstrahlen
in Form eines zur Skalenfläche nahezu parallelen Fächers gleichmäßig auf den ganzen
Raum zwischen Deckglas und Skala verteilt werden. Ein weiteres Merkmal der Erfindung
besteht darin, daß das am oberen Rande des Gehäuses zwischen Skala und Deckglas
angebrachte reflektierende Mittel aus einem Prisma mit einer angeschliffenen gekrümmten
Fläche besteht. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Zuführung des Lichtes zu dem
reflektierenden Mittel in an sich bekannter Weise von einer außerhalb des Instrumentes
angeordneten Lichtquelle durch ein totalreflektierendes, optisches Mittel erfolgt,
wobei erfindungsgemäß das am Rande des Gehäuses reflektierende Mittel mit diesem
zur Zuführung des Lichtes dienenden totalreflektierenden Mittel aus einem einzigen
Glaskörper bestehen kann. Bei Vorrichtungen, bei denen eine Anzahl von mit Zifferblatt
und Deckglas versehenen Instrumenten auf einem gemeinsamen Instrumentenbrett angeordnet
ist, ist erfindungsgemäß für alle Instrumente eine in der Mitte des Instrumentenbrettes
angeordnete gemeinsame Lichtquelle vorgesehen, von der die Licbtstrahlen über an
jedem Instrument angeordnete (totalreflektierende) lichtleitende Mittel zu den Skalenflächen
der Instrumente gelangen.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht.
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Abb. i ist eine Vorderansicht eines Teiles eines Instrumentenbrettes,
auf dem eine Gruppe von vier Instrumenten angebracht ist.
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Abb. 2 ist eine Vorderansicht eines Instrumentes, an dem ein -Teil
seiner Wand weggebrochen ist, um die Einrichtung zu zeigen, durch die das Licht
in dem Gehäuse verteilt wird.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. 2.
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Abb. q. ist in großem Maßstabe eine Ansicht eines Prismas, um zu veranschaulichen,
in
welcher Weise das Licht gleichmäßig durch dasselbe verteilt wird.
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Abb.5 ist eine Endansicht des Prismas nach Abb. 4:.
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Abb. 6 ist eine Seitenansicht des vorderen Teiles eines Instrumentes,
wobei ein Teil der Wand weggeschnitten ist.
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Gemäß Abb. i ist die Anwendung der Erfindung für die indirekte Beleuchtung
einer Gruppe von vier Instrumenten io dargestellt, die sämtlich auf einem Instrumentenbrett
i i montiert sind. Die Instrumente können eine Kombination darstellen, wie sie beispielsweise
im Flugbetrieb verwendet werden, nämlich Anzeigevorrichtungen für die Luftgeschwindigkeit,
für das Maß des Anstieges, Höhe und Tachometer. Die Erfindung bietet zwar besondere
Vorteile bei ihrer Anwendung bei bestimmten Arten von Instrumenten, sie kann aber
bei sämtlichen Arten benutzt werden.
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Man bevorzugt indirekte Beleuchtungssysteme für Instrumentenbretter
von Flugzeugen, weil man die Umgrenzung des Führerstandes dunkel halten will, so
daß der Pilot durch Streulicht bei einer Landung zur Nachtzeit nicht in Irrtum versetzt.
werden kann. Es ist zu beachten, daß die mit dem Entwerfen von Systemen zur indirekten
Beleuchtung der Zeigerbretter von Instrumenten verbundenen Probleme viel Mühe verursachen,
da es mit Schwierigkeiten verbunden ist, die ganze Fläche jedes Instrumentes gleichmäßig
zu beleuchten.
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In den Abb.2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, durch die man eine gleichmäßige und vollkommene Beleuchtung einer Anzeigeskala
12 erreicht. In einem Gehäuse bzw. einer Wand 13 eines Instrumentes io ist
ein Zifferblatt 12 gehalten. Ein Deckglas 14 ist gegen einen kreisförmigen Ansatz
15 der Wand 13 gelegt und wird durch einen Federring 16 in seiner Lage gehalten.
Die Fläche des Deckglases ist im wesentlichen von gleicher Ausdehnung wie die Fläche
des Zeigerblattes.
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Üblicherweise montiert man - das Instrument, welcher Art oder für
welchen Gebrauch es auch beabsichtigt ist, gerade hinter einem Instrumentenbrett
ii (Abb. 3). Zu diesem Zwecke sind ein Flansch 17 und Augen 18 gemäß Abb.2 vorgesehen.
Die Anordnung des Flansches 17 gestattet die Anbringung eines Glühfadens ig außerhalb
des Instrumentes gemäß Abb. 1 und vorzugsweise zwischen den oder der Anzeigeskala
12, und des Deckglases 14- Ein derart angebrachter Glühfaden bildet die Lichtquelle,
von der das gesamte erforderliche Licht zur Beleuchtung einer oder mehrerer Skalen
abgeleitet ist. Ist eine Gruppe von Instrumenten von einer einzigen Lichtquelle
aus zu erleuchten, so kann jedes Instrument symmetrisch zur Lichtquelle gemäß Abb.
i angeordnet werden. In diesem Falle erhält jedes Instrument denselben Helligkeitsgrad
an Beleuchtung. Die Verwendung nur einer einzigen Lichtquelle ig vom geringer Abmessung
ermöglicht eine Gruppierung der Instrumente so dicht beieinander, als ihre Konstruktion
es zuläßt.
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Die Anordnung des Fadens ig einer Lichtquelle dicht an dem Instrumentenbrett
i i erfordert eine besondere Konstruktion, um die Glocke der Lichtquelle, die nach
vorn über die hintere Fläche des Instrumentenbrettes ragt, diesem anzupassen. Zu
diesem Zwecke ist eine abnehmbare Kappe 2o (Abb. i) vorgesehen, die dicht auf die
vordere Fläche des Instrumententisches paßt. Die Konstruktion dieser Kappe und entsprechende
Anordnungen zum Halten der Lichtquelle bildet nicht den Gegenstand der Erfindung
und soll nicht weiter beschrieben werden.
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Bei Meßinstrumenten ist es stets vorteilhaft, den durch die Wand 13,
das Zifferblatt 12 und das Deckglas 14 bestimmten Raum frei von einer Verbindung
mit der Atmosphäre zu halten, so daß das Instrument trocken und frei von Staub gehalten
wird. Bei Gehäuseinstrumenten, beispielsweise bei einigen Vorrichtungen zum Anzeigen
der Luftgeschwindigkeit, ist es im besonderen erforderlich, daß dieser Zwischenraum
luftdicht gehalten wird. Da eine indirekte Beleuchtung für im Flugbetrieb benutzte
Instrumente praktisch unerläßlich ist, so besteht das folgende Problem in Wirklichkeit
darin, daß eine geeignete Beleuchtung eines Zifferblattes die Erfordernisse eines
luftdichten Abschlusses nicht außer acht läßt. Eine geeignete Beleuchtung erfordert
eine gleichmäßige Verteilung des Lichtes über die ganze Fläche des Zifferblattes,
so daß keine Schatten entstehen. Zur Erfüllung dieser erwünschten Bedingungen wird
eine lichtverteilende Vorrichtung in Verbindung mit jedem Instrument verwendet,
die ein Strahlenbüschel in einem Flächenbüschel verteilt, das sich über das Zifferblatt
erstreckt. Die Lichtstrahlen werden gleichmäßig durch eine reflektierende Fläche
in das flache Strahlenbüschel ausgebreitet. Die Beleuchtung der ganzen Fläche des
Zifferblattes wird durch die gleichmäßige Verteilung des Lichtes in dieser Weise
erreicht und durch Verwendung einer anderen reflektierenden Vorrichtung in der Form
des Deckglases, das die Lichtstrahlen auf den von der lichtverteilenden Vorrichtung
entfernten Teil des Zifferblattes richtet.
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In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Lichtverteilungsvorrichtung
aus einem Glasprisma 21, das in der Wand i3
eines Instrumentes zwischen
dem Zifferblatt 12 und dem Deckglas 14 angeordnet ist. Das Prisma ist vorzugsweise
groß genug, um die Breite des Zwischenraumes zwischen dem Zifferblatt und dem Deckglas
fast auszufüllen, so daß es genügend Licht einläßt. Es ist in rundem Querschnitt
hergestellt, weil eine Bohrung 22 sich bequem herstellen läßt. Diese Bequemlichkeit
ist besonders von Wert, falls die Erfindung an bereits früher hergestellten Instrumenten
angebracht werden soll, ferner weil das Prisma mit Leichtigkeit gedreht werden kann,
um den Winkel der Fläche des Prismas bei seinem Einbau einzustellen. Das Prisma
kann durch geeignete Mittel vollkommen dicht gegen die Instrumentenwand abgeschlossen
werden. Um die größte optische Wirksamkeit zu gewährleisten, ist das Prisma so angeordnet,
daß die Lichtstrahlen von dem Faden i9 auf dem gleichen Querschnitt in die äußere
Fläche 23 des Prismas eintreten und durch das Prisma ohne überflüssige Brechung
oder Reflexion hindurchgehen.
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In den Abb.4 und 5 ist in einem großen Maßstabe die Anordnung des
Prismas so veranschaulicht, daß man leicht erkennt, wie die Lichtstrahlen 2:I (schematisch,
in Abb. 2 dargestellt) in das Prisma durch die Fläche 23 eintreten, von einer gekrümmten
Fläche 25 reflektiert und in einem fächerartigen, flachen Strahlenbündel verteilt
werden. Die so verteilten Lichtstrahlen werden über die ganze Fläche der Skala ausgebreitet.
Die Lichtstrahlen 27 gehen direkt durch das Prisma hindurch. Einige von ihnen verlassen
das Prisma an der Fläche 28. In dieser Weise erhält der Abschnitt des Instrumentes
in der Nachbarschaft und in der Verlängerung des Prismas mit Sicherheit die gewünschte
Beleuchtungsmenge.
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Das Prisma kann mathematisch so ausgebildet werden, daß es das Licht
gleichmäßig verteilt. In den Abb. 4 und 5 ist auf graphischem Wege gezeigt, wie
dieser Zweck erreicht werden kann. Der Querschnitt a, i auf der Fläche 23
entspricht der vertikalen Projektion der gekrümmten Fläche 25. Diese Fläche ist
in eine Anzahl gleicher Flächen durch horizontale, parallele Linien b, c, d,
e,
f, g, k und i der Abb. 5 geteilt. Diese Linien sind horizontal
auf eine Figur projiziert, die die Seitenansicht des Prismas gemäß Abb.4 darstellt.
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Die Fläche 29, durch welche die verteilten Lichtstrahlen 26 das Prisma
verlassen, ist eine Ebene, die zu einem seitlichen Element 30 der reflektierenden
Fläche 25 parallel ist.
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Läßt man ein kleines Lichtbüschel in ein Instrument gerade vor seiner
Anzeigeskala eintreten. so werden Schatten wahrscheinlich an Teilen der Skala erscheinen,
die von dem Lichteintritt am weitesten entfernt sind. Um diese Nachteile zu beseitigen,
ist das Prisma 21 so angeordnet, daß das flache Strahlenbündel 26 die hintere Fläche
des Glases 14 in einem flachen Winkel gemäß Abb.3 trifft. Hierdurch werden die Lichtstrahlen
durch das Deckglas auf den Teil der Skala reflektiert, der von dem Prisma am weitesten
ab liegt; die gesamte Fläche der Skala wird daher gleichmäßig erleuchtet.
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Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die vorbeschriebene Ausführungsform
der Erfindung verschiedene Prinzipien verwirklicht, die in der Wissenschaft verwendet
werden, um eine ausnahmslos gute indirekte Beleuchtung in wirtschaftlicher und optisch
wirksamer Weise zu erzielen. Wegen der Schmalheit der Fläche zwischen der Skala
und dem Deckglas und wegen des flachen (Reflexions-) Einfallwinkels der Lichtstrahlen
innerhalb des Instrumentes wird das gleichmäßig verteilte Licht reflektiert und
nochmals in dem Instrument reflektiert, so daß man eine völlig gleichmäßige Beleuchtung
der Skala erhält.
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Die vorbeschriebene und in der Zeichnung dargestellte Anordnung gestattet
es, die durch die Erfindung gestellten Aufgaben in bemerkenswerter Weise zu erfüllen.
Die Erfindung ist aber selbstverständlich nicht.auf die hier beschriebene Ausführungsform
beschränkt, sondern sie kann in mannigfachen Formen verwirklicht werden.