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Innenbeleuchtete Verkehrsleuchtsäule Bei innenbeleuchteten Verkehrsleuchts;äulen
benutzt man zur Abdeckung :der den Mantel der Säule durchbrechenden Leuchtöffnungen
Einsatzkörper in Form von scheiben-, linsen-oder prismenförmigen Glaskörpern mit
oder ohne Rückstrahlwirkung, welche in kleinen Abständen über die ganze Leuchtfläche
verteilt sind. Die Anforderungen, welche an derartige Einsatzkörper zu stellen sind,
sind vielfacher Art. Sie müssen in der Lage sein, das von innen, :möglicherweise
von einem Punkt des Innenraumes kommende Licht gleichmäßig aufzufangen und nach
außen. zu senden. Es- muß vermieden werden, daß sie nach außen vorspringende Teile
besitzen, auf welche sich Schmutz ablagern kann, der ihre Leuchtkraft beseitigt;
sie müssen auch genügend (druckfest sein, weil sie sehr oft starken Druckbeanspruchungen
ausgesetzt sind:. Gleichzeitig müssen sie ihre sichere und einfache Befestigung
an ihrem Träger ermöglichen, und schließlich sollen sie vor allen Dingen eine gute
Rückstrahlwirkung aufweisen, damit die Verkehrsleuchtsäule auch dann mit voller
Sicherheit die Regelung des. Verkehrs übernehmen kann, wenn die Innenbeleuchtung
versagt oder ausgeschaltet wird, z. B. in den späten Nachtstunden oder bei Fliegeral'aim.
Die bisher bei Verkehrstleuchtsäulen benutzten Einsatzkörper werden diesen, Bedingungen
nicht oder nicht sämtlich gerecht. Entweder besitzen sie keine ausreichende Rückstrahlwirkung,
oder sie lassen, das Innenlicht nicht in genügender Weise hindurch, oder sie sind
in der Mitte zu schwach ausgeführt, oder sie besitzen einen nach vorn vorspringenden
Teil, auf dem sich Staub: ablagern kann.
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Durch die, Erfindung werden die genannten Beidingungen nun @erfül'lt.
Sie geht aus von den bekannten innenbeleuchteten Verkehrs; leuchtsÄul'en mit einem
von Leuchtöffnungen besetzten, Mantel, der mit pilzförmigen Glaskörpern besetzt
ist.
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Bei diesen bekannten Leuchtsäulen wird eine Innenbeleuchtung benutzt,
die in einer in einem Punkte der Achse des zylindrischen Mantels angeordneten Lampe
von verhältnismäßig geringer Leuchtkraft besteht. Die Rückstrahlwirkungdieser Leuchtsäule
j,st nicht ausreichend, wenn nicht ein Teil der Glaskörper mit Spiegelbelag versehen
wird, und um das von innen kommende. Licht gleichmäßig nach außen zu leiten, wird
eine besondere, mit dem Scheinwerfer der Lampe zusammenwirkende, etwa parabolische
Gegenstrahlfläche benutzt.
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Diese Nachteile der bekannten Anordnung werden nun gemäß der Erfindung
beseitigt durch :die Verwendung von an sieh bekannten doppelt totalreflektierenden,
kegel- oder pyramidenförmigen Rückstrahlkörpern aus
einem Glas mit
möglichst hohem, mindestens 1,5 betragendem Brechungsexponenten und mit in das Innere
der - Verkehrsleuchtsänle hineinragenden Mantelflächen, von denen immer zwei diametral
gegenüberliegende Flächenteile einen Winkel von go° einschließen.
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Durch Verwendung dieser Rückstrahlkörper wird erreicht, daß das von
einem Punkt im Innern des Mantels ausgehernde Licht durch die in,das Innere des
Mantels, hineinragenden Glaskegel bnv. -pyramiden gleichmäßig aufgefangen, wird
und die für den Verkehr wichtige Gleichmäßigkeit der Beleuchtung der Säule über
ihre ganze Höhe erzielt wird. Infolge der- guten Rückstrahl'wirkung der Glaskörper
ist es nicht erforderlich, dieselben ganz oder zum Teil mit Spiegelbelag zu versehen
und sie dadurch teilweise für die Beleuchtung von innen auszuscheiden.
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Der Winkelbereich, innerhalb welchem .die genannten Glaskörper einen
einfallenden Strahl zurückwerfen, ist um so größer, je höher der Brechungsexponent
des verwendeten Glases ist. Bei zylindrischen Verkehrsleuchtsäulen bewirkt .daher
die Erhöhung des Brechungsexponenten, daß sich bei einer von einer bestimmten Richtung
amge.strahlten Säule die Zahl der rückstrahlenden senkrechten Reihen, in denen die
Glaskörper angeordnet sind, erhöht.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeisspiele der verwendeten Einsatzkörper
dargestellt, und zwar zeigt Fig.1 bis 3 schematische Darstellungen des Ganges der
Lichtstrahlen und Fig.4 eine Befestigungsart für die Einsatzkörper.
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Der Einsatzkörper besteht aus einem vollen Glaskörper 1, welcher die
Form eines Kegels oder einer Pyramide mit gerader Seitenflächenzahl besitzt. Der
Spitzenwinkel beträgt 9o". Der Querschnitt .des Körpers bildet also ein rechtwinkliges
Dreieck mit der Grundlinie 2 (Fig. z) und den zwei Katheten 3 und 4. Ein Lichtstrahl,
welcher von der Lichtquelle L kommend senkrecht auf die Grundlinie 2 trifft, erreicht
die Kathe"e 3 unter einem Winkel vorn .45" und wird nicht gebrochen durch sie hindurchgehen,
sondern an ihr unter einem Winkel von ebenfalls 45' total reflektiert werden, um
an der anderen Kathete 4 eb'enfall's total reflektiert senkrecht die Grundlinie
2 wieder zu verlassen und parallel in der Richtung zurückzukehren, aus der er gekommen
ist. Das Vorhandensein der Totalreflektion ist davon abhängig, daß der Brechungsexponent
des für den Rückstrahlkörper verwendeten Materials ;größer ist als der reziproke
Wert von sin 45°, also größer als z,¢15. Der Wert von 45° ist dadurch bedingt, daß
der Lichtstrahl bei einem anderen Spitzenwinkel als go° nicht parallel zu sich selbst
reflektiert wird. Dier vorgenannten Bedingung entsprechen die optischen Gläser,
deren Brechungsexponent höher als 1,5 ist, während z. B. Alkohol und Wasser, deren
Brechungsexponent gegenüber Luft etwa z,35 beträgt, für den Winkel45° eine Totalreflektion
nicht ergeben..
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In Fig. z sind die Winkelräume, innerhalb welcher keine Totalreflektion
stattfindet, schraffiert angedeutet. Fällt der Lichtstrahl schräg ein (Fig.2), so
findet eine Brechung an der Grundlinie 2 statt; von der Kathete 3 bis zur Kathete
4 verläuft der Lichtstrahl geneigt zur Grundlinie 2. Er tritt dann aber ebenfalls
zweimal totalreflektiert aus der Grundlinie parallel zur ankommenden Richtung aus.
Vorausgesetzt ist hierbei, daß er außerhalb der schraffierten Räume 5 und 6 bleibt.
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Es ist :ersichtlich, daß .die Richtung des ankommenden Strahles um
so .mehr zur Grundlinie 2 geneigt sein kann, je größer der Brechungsexponent des
verwendeten Glases ist, da hierfür die Winkelräume 5 und 6 um so kleiner werden.
Main hat daher einen möglichst hohen Brechungsexponenten des Glases anzustreben,
um für die Rückstrahlwirkung nicht auf einen zu kleinen Bereich um :die Achsenrichtung
des Rückstrahlkörpers herum angewiesen zu sein.
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Wie ersichtlich, eignet sich der Einsatzkörper wegen seiner vo11konimenen
Rückstrahlwirkung für die in Frage kommenden Verkehrszeichen besonders gut; er bedarf
keiner Spiegelbelegung, und * beim Ausschalten der Innenlichtquelle kann das Verkehrszeichen
nicht übersehen oder sogar überrannt werden. Dadurch ferner, daß die z. B. auf,dem
zylindrischen Mantel einer Verkehrsleuchts,äule (Fig.4) angeordneten Glaskörper
mit ihrer Kegel- bzw. Pyramidenspitze weit in den Innenraum des Verkehrszeichens
hineinragen, sind sie, wie sich ,praküsch gezeigt hat, besonders gut geeignet, die
von einer Stelle des. Innenraumes, z. B. von einer in einem Punkte,der Achse einer
VerkehrsleuchtsäuIe angeordneten Lampe ausgehenden Lichtstrahlen gleichmäßig aufzufangen,
so daß die ganze Leuchtfläche gleichmäßig erleuchtet :erscheint. Dabei raffen die
Glaskörper die Lichtstrahlen prismenartig zu grellen Reflexen zusammen, so daß mit
verhältnismäßig schwacher Lichtquelle eineweitwirkende, starke Lichtwirkung auf
das Auge ausgeübt wird:.- infolge ihrer planen Vorderfläche besitzen sie gegenüber
linseinförmigen Einsatzkörpern außerdem den Vorteil, daß sich auf ihnen kein Staub.
absetzen kann. Sie sind auch infolge ihrer Form
besonders druckfest
und lassen sich leicht in den Beton- oder Eisenmantel eines Verkehrszeichens einsetzen.
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Zum bequemen Einsetzen in Verkehrsleuchtsiäu:len z. B. werden die
Glaskörper mit einem Wulst 13 (Fig. q.) versehen, welscher sich an der Rückseite
mit einer zylindrIschen Ausbuchtung 14 an d'en Zylindermantel 15 der Verkehrsleuchtsäule
anschmiegt.
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Liegt die innere Lichtquelle in der Achse des Einsatzkörpers, so wird
der in Richtung senkrecht zur Grundlinie 2 -(Fig. 3) von innen ankommende Lichtstrahl
7 zweimal gebrochen und läuft schräg zu der genannten Achse weiter. Das parallel
auf die Grundfläche gerichtete Innenlicht erscheint dem Beschauer in diesem Falle
daher ,als leuchtender Ring, der um so größer ist, je weiter der Beschauer von dem
Rückstrahler entfernt ist. Diese ungünstige Wirkung wird deshalb nicht vollkommen
erreicht, weil die genannten innenbeleuchteten Verkehrsleuchtsäulen inwendig spiegelnd
ausgeführt sind und das Licht daher aus den verschiedensten Richtungen in den Rückstrahlkörper
von hinten eintritt. Um aber die vorn austretenden Lichtstrahlen wieder zusammenzufassen
und, etwas mehr zusammenzuhalten, kann man die Grundfläche konkav in Form einer
Kugelfläche 9 oder Kegelfläche i o ausbilden. Das Licht nimmt dann den We.j# des
Lichtstrahls B.
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Eine recht :gute Parallelrichtung :der von innen in Richtung der Achse
der Einsatzkörper ankommenden Strahlen wird an Stelle der konkaven Ausbildung der
Vorderfläche dadurch erzielt, daß man hinter dem Einsatzkörper einen zylindrischen
Umhüllungskörper 17 anordnet, der mit einer kegelförmigem Vertiefung 18 mit einem
kleinen Luftabstand ij sich über die Kegelfläche des Einsatzkörpers legt. Wenn man
diesen Umhüllungskörper aus Material wählt, dessen Brechungsexponent unter 1,L115
liegt, so wird der von hinten parallel zur Achse des Einsatzkörpers ankommende Strahl
keiner Totalreflektion unterworfen, sondern geht schwach gebrochen durch den Luftraum
i i und den Einsatzkörper hindurch. Das von hinten kommende Licht tritt also vorn
nach Art des Strahlenganges 12 als nahezu paralleles Lichtbündel aus.