DE69312323T2

DE69312323T2 - Pfostenleuchte mit programmierbarem ausstrahlungsbereich

Info

Publication number: DE69312323T2
Application number: DE69312323T
Authority: DE
Inventors: Roger Appeldorn; Sanford Cobb; John Dreyer
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-12-31
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2013-12-23
Also published as: EP0677160A1; CA2152678A1; WO1994016265A1; EP0677160B1; US5575550A; JPH08506208A; DE69312323D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leuchtenmast und insbesondere Leuchtenmasten mit programmierbaren Lichtauftreffflächen, derart, daß Licht in einem genauen und vorbestimmten Muster auf eine Fläche gerichtet oder geworfen wird.
Straßen, Parkplätze, Bürgersteige und andere Flächen werden häufig durch einen Leuchtenmast beleuchtet, der eine oben an einem hohen Mast hängende Lichtquelle aufweist. Leuchtenmasten können die Lichtquelle auch unten an dem Mast aufweisen, wobei das Licht durch eine Vorrichtung oben an dem Mast in einem breiten gleichmäßigen Muster an die angrenzenden Flächen verteilt wird, wie aus US-A-4,989,948 bekannt ist.
Zusätzlich zu der allgemeinen flächigen Beleuchtung einer Fläche, wie etwa einer Straße, gibt es viele spezielle Anwendungen, bei denen Leuchten verwendet werden, um bei der Leitung des Verkehrs oder bei der zusätzlichen Beleuchtung eines Teils einer Fahrbahn zu helfen, etwa einer Ein- oder Ausfahrtrampe. Zusätzliche Beleuchtung ist häufig an einer Ein- oder Ausfahrtrampe vorgesehen, derart, daß die Rampe von dem Fahrer leicht gesehen und bewältigt wird. Einige Kreuzungen sind ebenfalls gut beleuchtet, insbesondere derart, daß die Abbiegespuren leicht erkennbar sind. Gleichermaßen sind auch Abzweigungen und Verengungen auf Autobahnen oder anderen Straßen oft gut beleuchtet.
Zusätzlich zur Beleuchtung einer Straße wird der Verkehr häufig durch Straßenmarkierungen, erhöhte Fahrbahnmarkierungen und ähnliche Vorrichtungen unterstützt, die durch Fahrzeugscheinwerfer beleuchtet werden soll. Zum Beispiel kann eine Ausfahrt durch erhöhte Fahrbahnmarkierungen markiert sein, um den Fahrer auf die Ausfahrt zu leiten. Es kann auch reflektierende Farbe verwendet werden, um den Fahrer auf einer Straße in eine bestimmte Richtung zu leiten, oder um dem Fahrer Informationen mitzuteilen, wie etwa "Stoppschild voraus" oder "Höchstgeschwindigkeit 55". Derartige Systeme werden häufig eingesetzt, funktionieren jedoch bei ungünstigen Wetterverhältnissen, wie etwa Schnee, Nebel, Regen oder Eis nur unzureichend.
Es bestehen gleichermaßen Nachteile beim Einsatz von Leuchtenmasten, die verwendet werden, um Licht in einem breiten Muster zu verteilen. Herkömmlich verwendete Leuchtenmasten weisen den Nachteil auf, daß sie Licht in unerwünschte Richtungen abstrahlen. Lichtstreuung ist ein ernstes Problem, das staatlichen Bestimmungen unterworfen wurde. Zum Beispiel kann an einer Straßenecke in einem Wohngebiet ein Eckleuchtenmast die Kreuzung ausreichend ausleuchten, aber auch zusätzliches Streulicht auf die umgebenden Wohn- und Bürogebäude werfen. Bei einer Kreuzung ist es oft lediglich ein geringer Teil der Kreuzung, der hell beleuchtet sein muß (z. B. lediglich die Linksabbiegespur), aber um die Beleuchtung der gewünschten Fläche zu erreichen, werden die gesamte Kreuzung und die umliegenden Grundstücke beleuchtet. Es wäre wünschenswert, lediglich die Linksabbiegespur bzw. andere vorbestimmte Teile der Kreuzung zu beleuchten, of lediglich über einen vorbestimmten Zeitraum, z. B., wenn der Linksabbiegepfeil beleuchtet ist.
Außerdem würde bei beleuchteten Ein- und Ausfahrtrampen wünschenswerterweise lediglich die Rampe beleuchtet, statt alle die Rampe umgebenden Grundstücke zu beleuchten. Zur Zeit werden etwa 81 10³ m² (20 Acre) in der Umgebung einer Ein/Ausfahrt beleuchtet, wobei es typischerweise lediglich etwa 4 10³ m² (ein Acre) oder weniger an eigentlicher Straße gibt.
Es wäre ebenfalls wünschenswert, Licht in einer vorbestimmten Form oder einem vorbestimmten Muster zu liefern, wie etwa in der Form eines Pfeils oder einer Spurbegrenzung, oder Informationen zu liefern, um die Notwendigkeit zu vermeiden, reflektierende Farbe oder Markierungen einzusetzen, die durch ungünstige Wetterverhältnisse häufig unleserlich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leuchtenmast vorzusehen, der Licht in einem vorbestimmten Muster auf eine proximal zu dem Leuchtenmast vorgesehene Fläche richtet oder liefert, sowie einen Leuchtenmast, der mehrere gewünschte Bereiche einer Fläche in genauer und vorbestimmter Weise nützlich beleuchtet, zum Beispiel als Verkehrsleit- und -führungssystem.
Diese Aufgabe wird durch einen Leuchtenmast mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 6 bzw. 8 gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Der Leuchtenmast der vorliegenden Erfindung weist auf:
a) einen Lichtleiter, der ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, die typischerweise den proximalen und distalen Enden des Leuchtenmastes entsprechen; b) eine Bereichslichtquelle quasi-kollimierten Lichts, die in der Nähe des distalen Endes des Lichtleiters vorgesehen ist; und c) ein Lichtverteilungselement, das von der Bereichslichtquelle weiter entfernt ist und das von der Bereichslichtquelle abgestrahlte Licht derart verteilt, daß eine proximal zu dem Leuchtenmast vorgesehene Fläche in einem genauen und vorbestimmten Muster beleuchtet wird, z. B. in Form einer Linie, eines Pfeils, einer Linksabbiegespur oder einer anderen Form oder einem anderen Muster. Das proximale Ende des Leuchtenmastes kann an einer Fläche angebracht sein und sich von der Fläche erstrecken, typischerweise in einer Richtung, die im allgemeinen quer zu der Fläche verläuft. Viele weitere Einrichtungen zum Anbringen eines Leuchtenmastes sind ebenfalls akzeptabel. "Leuchtenmast", wie es hier verwendet ist, ist nicht auf sich vom Boden aus erstreckende Masten beschränkt, sondern umfaßt Lichtleiter jedes geeigneten Aufbaus und mit vielen verschiedenen Befestigungen.
Die vorliegende Erfindung sieht drei allgemeine Ausführungsformen für Lichtverteilungselemente vor. Die erste Ausführungsform sieht eine Lichtmaske vor, die in der Lage ist, einen bestimmten Teil des Lichts, das von der Bereichslichtquelle abgegeben wird, abzudecken und es lediglich einem erwünschten Teil des Lichtes zu ermöglichen, in das Verteilungselement einzutreten. Das Lichtverteilungselement kann ebenfalls eine oder mehrere Linsen und optional ein oder mehrere Reflexionselemente aufweisen. Der Teil des Lichts, dem es möglich ist, durch die Maske durchzugehen, wird durch die eine oder mehreren Linsen gebündelt und optional durch das eine oder die mehreren Reflexionselemente reflektiert, um das gewünschte genaue und vorbestimmte Muster auf einer Fläche proximal zu dem Leuchtenmast zu liefern. Die Reflexionselemente können optische Brechungseigenschaften aufweisen.
Bei einer zweiten Ausführungsform weist das Lichtverteilungselement mehrere prismatische Elemente auf, die relativ zueinander so angebracht sind, daß sie die Bereichslichtquelle in einem genauen und vorbestimmten Muster auf eine proximal zu dem Leuchtenmast vorgesehene Fläche bündeln. Optionale Reflexionselemente können ebenfalls verwendet werden, um durch die mehreren prismatischen Elemente gebündeltes Licht zu reflektieren.
Die vorliegende Erfindung sieht ebenfalls einen Leuchtenmast mit einem Lichtverteilungselement vor, das aufweist: a) einen Primärlichtleiter und einen oder mehrere Hilfslichtleiter, die sich typischerweise im wesentlichen quer zu dem Primärlichtleiter erstrecken; b) ein oder mehrere Reflexionselemente zum Reflektieren der Bereichsquelle des von dem Primärlichtleiter abgestrahlten Lichtes in den einen oder die mehreren Hilfslichtleiter; und c) einen oder mehrere Reflexionselemente, die angrenzend an in dem Hilfslichtleiter vorgesehenen Lichtaustrittsöffnungen vorgesehen sind. Die angrenzend an den Lichtaustrittsöffnungen angeordneten Reflexionselemente können auch eine oder mehrere Linsen aufweisen, um das von den Reflexionselementen reflektierte Licht zu bündeln. Vorzugsweise sind mehrere Reflexionselemente und Lichtaustrittsöffnungen in dem Hilfslichtleiter vorgesehen, und vorzugsweise sind die Reflexionselemente Totalreflexionsprismen. Eine Linse kann auch mit dem Totalreflexionsprisma kombiniert sein.
Leuchtenmasten der vorliegenden Erfindung sind nützlich als Verkehrsleit- und -führungssystem und sind geeignet, mehrere gewünschte Bereiche auf einer Fläche in einem genauen vorbestimmten und programmierbaren Muster zu beleuchten. Das System weist mehrere Leuchtenmasten wie oben beschrieben auf, die in einem Muster angeordnet sind und mehrere gewünschte Bereiche in einem genauen Muster auf einer Fläche beleuchten, wobei das Licht von den jeweiligen Leuchtenmasten einen Teil des gesamten vorbestimmten und genauen Musters auf der Fläche liefert.
"Genau", wie es hier verwendet wird, ist definiert als ein Lichtmuster mit einem Rand oder einer Grenze, der oder die für einen Beobachter erkennbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung detaillierter unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei
Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Leuchtenmastes der Erfindung zeigt;
Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt eines Leuchtenmastes der Erfindung zeigt;
Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt eines Leuchtenmastes der Erfindung zeigt;
Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt eines Leuchtenmastes der Erfindung zeigt;
Fig. 5 einen schematischen Teilschnitt der in einem Leuchtenmast nach Fig. 4 gezeigten Totalreflexionselemente zeigt;
Fig. 6 einen schematischen Teilschnitt eines Leuchtenmastes der Erfindung zeigt;
Im folgenden wird auf Fig. 1 bezug genommen, die einen Leuchtenmast 10 zeigt. Der Leuchtenmast 10 weist einen säulenförmigen Lichtleiter 12, eine Lichtquelle 14 und eine Lichtverteilungskammer 16 auf. Die Lichtverteilungskammer 16 weist einen Lichteinlaß 18 auf. Der säulenförmige Lichtleiter 12 weist ein distales Ende 22 und ein proximales Ende 24 sowie ein Lichttransportfolienmaterial 26 auf. Die Lichtquelle 14 weist eine Glühlampe 32 auf. Die Lichtquelle 14 und das proximale Ende 24 des Leiters 12 sind in einem Basisteil 40 vorgesehen. Der Basisteil 40 weist einen Zugriffskasten 42 mit einer Tür 44 und einer Zugriffsöffnung 46 auf. Die Lichtverteilungskammer 16 weist ein Gehäuse 52, eine Lichtabschirmung 54 mit einer Öffnung 56 und eine Linse 58 auf.
Eine proximal zu dem Leuchtenmast 10 vorgesehene Fläche ist mit einem Bild 62 darauf abgebildet.
Im folgenden wird auf Fig. 2 bezug genommen, die einen Leuchtenmast 70 zeigt. Der Leuchtenmast 70 weist einen Lichtleiter 72 und eine Lichtverteilungskammer 74 auf. Die Lichtverteilungskammer weist ein Gehäuse 76 auf. In dem Gehäuse 76 sind eine Abschirmung 78 mit einer darin vorgesehenen Öffnung 80, eine Linse 84 und ein Reflexionselement 86 vorgesehen. Eine zu dem Leuchtenmast 10 proximale Fläche ist mit einem Bild 92 darauf abgebildet.
Im folgenden wird auf Fig. 3 bezug genommen, die einen Leuchtenmast 100 zeigt. Der Leuchtenmast 100 weist einen Lichtleiter 102 und eine Lichtverteilungskammer 104 auf. Die Lichtverteilungskammer 104 weist ein Gehäuse 106, einen Lichteinlaß 108 mit einer Bereichslichtquelle, deren Abstrahlungen und mehrere prismatische Elemente 112 auf. Eine zu dem Leuchtenmast 100 proximale Fläche ist mit einem Bild 114 darauf abgebildet. Die Distanz zwischen der Bereichslichtquelle und den prismatischen Elementen 112 ist als "P" bezeichnet, die (vertikale) Distanz zwischen dem prismatischen Element 112 und der Stelle, an der es auf die Fläche 114 auftrifft, ist als "Q" bezeichnet. Die Brennweite des prismatischen Elements 112 ist "f". Das Verhältnis zwischen der Brennweite des prismatischen Elements ist durch die Formel 1/f=1/P+1/Q definiert.
Im folgenden wird auf Fig. 4 bezug genommen, die einen Leuchtenmast 120 zeigt. Der Leuchtenmast 120 weist einen Primärlichtleiter 122 und einen Hilfslichtleiter 130 auf. Der Leuchtenmast 120 weist auch einen Einlaß 124, von dem eine Bereichslichtquelle in den Hilfslichtleiter 130 abstrahlt, und ein Reflexionselement 126 auf. Der Hilfslichtleiter 130 weist Totalreflexionselemente 132 und 134 auf, die jeweils angrenzend an die Lichtöffnungen 133 bzw. 135 vorgesehen sind.
Im folgenden wird auf Fig. 5 bezug genommen, die ein Totalreflexionselement 150 angrenzend an eine Linse 152 zeigt. Es sind Lichtstrahlen 154 und 155 gezeigt, die in das Element 150 eintreten, wobei zwei Lichtstrahlen 156 und 158 davon in einem Winkel φ gebrochen werden. Die Lichtstrahlen 156 und 158 werden durch eine Linse 152 auf eine Fläche gebündelt. Die Totalreflexionselemente 150 können optional einstückig mit der Linse 152 ausgebildet sein.
Im folgenden wird auf Fig. 6 bezug genommen, die einen Leuchtenmast 170 zeigt. Der Leuchtenmast 170 weist ein Lichtgehäuse 172 mit einem darin vorgesehenen Lichtleiter 174 auf. Der Lichtleiter 174 weist eine Öffnung 176 auf 1 aus der eine Bereichslichtquelle in eine Lichtverteilungskammer 180 abstrahlt. Die Lichtverteilungskammer 180 weist mehrere prismatische Elemente 182 auf. Die prismatischen Elemente 182 bündeln die Bereichslichtquelle auf eine an den Leuchtenmast 170 angrenzende Fläche in Form eines Pfeiles 190.
Die vorliegende Erfindung ist bei vielen verschiedenen Anwendungen nützlich, bei denen Licht in einer vorbestimmten Form oder einem vorbestimmten Bereich auf einer Straße oder einer anderen Fläche gewünscht ist. Beispiele für nützliche Anwendungen der vorliegenden Erfindung umfassen folgende, sind jedoch nicht darauf beschränkt: a) Beleuchtung einer Linksabbiegespur, einschließlich der Beleuchtung der Spur nur dann, wenn die grüne Linksabbiegespuranzeige eingeschaltet ist; b) Beleuchtung einer Fahrbahn auf einer Straße, indem der Fahrweg definiert wird, z. B. durch eine Linie in der Mitte der Spur, Linien an beiden Seiten der Spuren oder anderes; c) Beleuchtung einer Aus- oder Einfahrtsrampe zusammen mit der zu der Rampe führenden oder von der Rampe zurück auf die Fahrbahn führenden Spur; d) Beleuchtung eines Weges auf eine Parkrampe, wobei ein veränderlicher Weg die Richtung zu den freien Parkplätzen anzeigt; e) Beleuchtung einer Fläche mit einer Farbe, etwa Rot, die zum Beispiel anzeigt, daß die Fahrbahn oder Straße gesperrt ist; f) Beleuchtung von Fußgängerüberwegen, z. B. Schulwegen; g) Bereitstellen numerischer oder alphabetischer Anzeigen auf der Straße, etwa "55" oder "Stop"; h) Beleuchten von Verkaufs-, Produktions-, Strafvollzugs- oder anderer bestimmter, genau definierter Bereiche, ohne auf angrenzende Gebiete mit Streulicht einzuwirken; i) Bereitstellen von Lichtmustern, die für Flugzeuge sichtbar sind; und j) Bereitstellen von dekorativer Beleuchtung, etwa in einer Kunstgalerie oder in einem Skulpturenpark, wo Licht zum Beispiel lediglich auf dem Kunstwerk erwünscht ist.
Ein Leuchtenmast gemäß der vorliegenden Erfindung weist im allgemeinen eine Lichtquelle, einen Lichtleiter und ein Lichtverteilungselement auf.

Lichtleiter

Totalreflektierende Lichtleiter zum Transportieren von Licht von einem Ort zu einem anderen sind technisch bekannt. US-A-4,805,984 beschreibt einen derartigen Lichtleiter und ist hier durch Bezug enthalten. Vgl. auch US-A-4,615,579, US-A-4,750,798 und US-A- 5,067,831, die ebenfalls alle hier durch Bezug enthalten sind.
Bei der Verwendung transportiert ein Lichtleiter Licht von einer Lichtquelle, die sowohl künstliche als auch Sonnenenergie aufweisen kann, und transportiert das Licht von einem Ende des Leiters zu dem anderen. Lichtleiter, wie die in US-A-4805984 beschriebenen, konnen Licht bei sehr geringem Lichtverlust transportieren. Darüber hinaus ist das Licht, das am distalen Ende eines Leiters, wie den in US-A-4805984 beschriebenen, vorgesehen ist, eine Bereichslichtquelle quasi-kollimierten Lichts. Licht wird von allen Punkten der definierten Bereichslichtquelle in eine vorbestimmte Richtung abgestrahlt, derart, daß der von jedem Punkt an der Bereichslichtquelle abgestrahlte Strahlenkegel schmal ist. Somit liefern eine einzelne Glühlampe oder mehrere Glühlampen am proximalen Ende des Lichtleiters eine integrierte Bereichslichtquelle am distalen Ende des Leiters.
Obwohl in der Technik eine Reihe von Lichtleiteraufbauten bekannt sind, werden Lichtleiter wie die in US-A-4805984 beschriebenen bevorzugt. Ein bevorzugter Lichtleiter weist ein Wandelement aus einem durchsichtigen Material einschließlich einer strukturierten Fläche an einer Seite und einer glatten Fläche gegenüber der strukturierten Fläche auf. Wenigstens ein Teil des Querschnittes des Wandelements weist eine glatte gekrümmte Kurve auf. Das Wandelement kann zum Beispiel einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit der glatten Fläche an der Innenseite des Wandelements und der strukturierten Fläche an der Außenseite des Wandelements aufweisen. Die strukturierte Fläche weist eine lineare Reihe nebeneinander angeordneter, im wesentlichen rechtwinkliger gleichschenkliger Prismen auf, wobei die Querseiten der Prismen einen Winkel von etwa 45º zu der Tangente der glatten Fläche gegenüber der strukturierten Fläche bilden. Die Prismen verlaufen typischerweise parallel zu der Achse des sich durchgängig von einem Ende zu dem anderen erstreckenden Wandelements. Bei der Verwendung wird ein vorbestimmter Teil des innerhalb eines akzeptablen Winkelbereichs in den Lichtleiter eintretenden Lichts durch innere Totalreflexion eingeschlossen, wenn es sich von dem proximalen Ende zu dem distalen Ende des Lichtleiters bewegt.
Eine Alternative zu den prismatischen Lichtleitern ist in US-A- 5,067,831 gezeigt. Dieses Dokument zeigt ein Beispiel eines biegsamen Lichtleiters, der eine Lichttransportzone aufweist, die durch eine Lichteinschlußfläche begrenzt ist. US-A-5067831 zeigt einen unter Wärme zusammengezogenen optischen Leiter mit umhülltem Kern, einem entweder thermoplastischen, warmausgehärteten oder flüssigen lichttransportierenden Kern, der vorzugsweise von einer Fluoropolymerumhüllung umgeben ist, die wiederum von einer engen äußeren Polymerhülle umgeben ist, die lichtundurchlässig, lichtdurchlässig oder durchscheinend sein kann und vorzugsweise aus einem dauerhaften Polymer wie etwa Polyethylen oder Polycarbonat ausgebildet ist.
Der Begriff optischer Leiter wird verwendet, um auf einen Leiter bezug zu nehmen, der einen Kern aufweist, der von einer Umhüllung umgeben ist, wobei der Aufbau des Kerns und der Umhüllung Licht oder elektromagnetische Energie, die von dem infraroten über den sichtbaren bis zum ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums reicht, durch das Prinzip der inneren Totalreflexion leitet (d. h., überträgt), wie Experten auf dem Gebiet gut bekannt ist.
Geeignete optische Leiter mit festem Kern umfassen die, bei denen der Leiter oder der Kern durch ein zusammengezogenes, wärmezusammenziehbares Rohr wie etwa einem Fluoropolymer, einschließlich Teflon , umgeben ist, um eine bündige, einheitliche Umhüllung um den Kern und eine relativ dünne, minimierte einheitliche Lücke zwischen der Umhüllung und dem Kern zu bilden. Der umhüllte optische Leiter kann in herkömmlichen Reaktoren hergestellt werden, wodurch eine herkömmliche Monomermischung in einem ausgedehnten, wärmezusammenziehbaren Rohr angeordnet wird, das wiederum in einem weiteren Rohr oder einer Herstellungsumhüllung aus dauerhaftem, relativ dickem Material angeordnet und bündig befestigt ist; von einem Ende zum anderen schrittweise polymerisiert wird, um einen flexiblen Kern auf derartige Weise zu bilden, daß das wärmezusammenziehbare Rohr sich nicht in den vollständig zusammengezogenen Zustand zusammenzieht, bevor die Monomermischung den für den Kern gewünschten Grad der Polymerisation nicht erreicht hat, während sie in dem Reaktor bleibt; die Anordnung mit der Herstellungsumhüllung und das wärmezusammenziehbare Rohr mit dem Polymerkern aus dem Reaktor entfernt werden; die Herstellungsumhüllung entfernt wird; und Wärme auf das wärmezusammenziehbare Rohr mit dem Polymerkern angewandt wird, um zu verursachen, daß es sich zusammenzieht und eine bündige Umhüllung um den Polymerkern bildet. Als Alternative kann der Kern aus einem anderen optisch leitenden Material wie zum Beispiel Glas optischer Qualität und verschiedenen Flüssigkeiten ausgebildet sein. Die den Kern umgebende, unter Wärme zusammengezogene Umhüllung sieht einen umhüllten optischen Leiter mit verbesserten optischen übertragungs- und Abgabeeigenschaften sowohl bei geraden als auch bei gebogenen Aufbauten vor.
Dieser und andere geeignete Lichtleiter werden verwendet, um eine Bereichslichtquelle am distalen Ende des Leuchtenmastes vorzusehen.

Leuchtenmast

Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zum Transportieren von Licht vor. Eine derartige Vorrichtung kann zum Beispiel als entlang einer Straße, einer Autobahn oder eines Parkplatzes angeordneter Leuchtenmast verwendet werden. Ein Leuchtenmast weist eine typischerweise in einem Basisteil vorgesehene Lichtquelle auf. Der Basisteil kann entweder in den Boden eingelassen oder darauf angeordnet sein. Ein säulenförmiger Lichtleiter, wie etwa der in US-A-4805984 beschriebene, erstreckt sich von dem Basisteil, typischerweise derart, daß er sich vertikal vom Boden aus erstreckt. Vorzugsweise weist der Basisteil einen Zugriffskastenteil mit einer oder mehreren Glühlampen oder anderen Lichtquellen auf. Somit können die Glühlampe oder die Glühlampen durch eine Person leicht ersetzt werden, ohne daß Leitern, Winden oder andere typischerweise zum Wechseln einer oben an einem Leuchtenmast angeordneten Glühlampe erforderliche Vorrichtungen nötig sind. Die Lampen können eine oder mehrere Farben aufweisen und derart aktivierbar sein, daß sie an dem distalen Ende des Lichtleiters verschiedene Lichtfarben liefern.
Das von der Lichtquelle an dem Basis- oder proximalen Ende des Lichtleiters abgegebene Licht wird durch den Lichtleiter transportiert und als von dem distalen Ende des Lichtleiters abstrahlende Bereichslichtquelle quasi-kollimierten Lichts abgegeben. Das Licht kann je nach Wunsch auch an anderer Stelle in dem Lichtleiter vorgesehen sein, und mit proximalem Ende, wie es hier verwendet wird, ist das Ende des Teils des Lichtleiters gemeint, an dem die Lichtquelle angeordnet ist.

Lichtverteilungselemente

Die vorliegende Erfindung sieht oben an einem Lichtleiter angeordnete Lichtverteilungselemente vor, die Licht in einem vorbestimmten und genauen Muster auf eine zu dem Leuchtenmast proximale Fläche verteilen. Die Lichtverteilungselemente der vorliegenden Erfindung erhalten von dem distalen Ende des Lichtleiters quasikollimiertes Licht und richten das Licht durch Brechungs- und Reflexionselemente genau aus, um den zu dem Leuchtenmast proximalen Bereich genau zu beleuchten.
Die vorliegende Erfindung sieht drei allgemeine Ausführungsformen für Lichtverteilungselemente vor. Die erste Ausführungsform weist eine Lichtmaske auf, die einen gewissen Teil des in das Lichtverteilungselement eintretenden Lichts blockiert. Die Lichtmaske ist in dem Weg der von dem distalen Ende des Lichtleiters abstrahlenden Bereichslichtquelle angeordnet. Das Lichtverteilungselement weist auch eine oder mehrere Linsen und optional ein oder mehrere Reflexionselemente auf. Die Reflexionselemente können optional auch die Möglichkeit haben, das Licht weiter zu bündeln. Ein Teil des Lichtes, dem es ermöglicht wird, durch die Maske durchzugehen, wird durch die eine oder die mehreren Linsen gebündelt und optional durch das eine oder die mehreren Reflexionselemente reflektiert, um das gewünschte genaue und vorbestimmte beleuchtete Muster auf einer proximal zu dem Mast vorgesehenen Fläche zu liefern. Die Öffnung der Maske kann jede gewünschte Form aufweisen, einschließlich Pfeilen, Zahlen, Rechtecken und ähnlichem.
Bei einer zweiten Ausführungsform weist das Lichtverteilungselement mehrere prismatische Elemente auf, die jeweils eine gewünschte Brennweite aufweisen und relativ zueinander derart angeordnet sind, daß sie die Bereichslichtquelle in genauer und vorbestimmter Weise auf eine proximal zu dem Mast vorgesehene Fläche bündeln. Optionale Reflexionselemente können ebenfalls verwendet werden, um das durch die mehreren kleinen Linsen gebündelte Licht zu reflektieren. Die Figuren 3 und 6 zeigen zwei Strukturen, die prismatische Elemente verwenden.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine dritte Ausführungsform eines Lichtverteilungselements vor, das aufweist: a) einen Primärlichtleiter und einen oder mehrere Hilfslichtleiter, die sich typischerweise im wesentlichen quer von dem Primärlichtleiter erstrecken; b) einen oder mehrere Reflexionselemente, die die Bereichslichtquelle reflektieren, und c) einen oder mehrere Reflexionselemente, die angrenzend an in dem Hilfslichtleiter vorgesehenen Lichtaustrittsöffnungen angeordnet sind. Die Reflexionselemente können je nach Wunsch mit Brechkraft versehen sein. Die Reflexionselemente sind vorzugsweise Totalreflexionsprismen, wie sie z. B. in US-A-5,040,883 beschrieben sind. Eine optionale Linse kann angrenzend an oder einstückig mit dem Reflexionselement (z. B. den Totalreflexionsprismen) angeordnet sein.

Verkehrsleit- und -führungssystem

Die Leuchtenmasten der vorliegenden Erfindung sind bei einem Verkehrsleit- und -führungssystem nützlich. Viele verschiedene Anordnungen der Leuchtenmasten der vorliegenden Erfindung konnen zusammen verwendet werden, um die mehreren gewünschten Bereiche auf einer Fläche in einem genauen und vorbestimmten Muster zu beleuchten. Derartige Muster können auch derart programmiert sein, daß sie veränderbar sind. Mehrere Leuchtenmasten der vorliegenden Erfindung können derart angeordnet sein, daß sie ein Muster liefern, das die gewünschten Bereiche auf einer Fläche beleuchtet, wie etwa einer Straße. Es kann zum Beispiel ein Linksabbiegepfeil auf eine Straße projiziert werden, vorzugsweise lediglich, wenn Linksabbiegen erlaubt ist. Ein weiteres Beispiel eines Verkehrsleit- und -führungssystems wäre eines, das mehrere Leuchtenmasten vorsieht, die eine Reihe von Rechtecken beleuchten, die derart angeordnet sind, daß sie als Trennlinie oder Anzeigelinie auf einer Straße erscheinen. Andere Muster oder Formen können derart programmiert werden, daß, wenn mehrere Leuchtenmasten der vorliegenden Erfindung entlang einer Straße oder einer anderen Fläche angeordnet sind, der gewünschte Verkehrsleiteffekt erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei anderen Beleuchtungssystemen ohne Bezug zu Verkehr oder Straßen verwendet werden. Mehrere Leuchtenmasten können zum Beispiel als Beleuchtungssystem in einem Museum verwendet werden, um eine genaue Lichtmenge auf ein Kunstwerk zu richten. Viele verschiedene andere Beleuchtungssysteme sind möglich, wenn die Leuchtenmasten der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims

1. Leuchtenmast zum Bereitstellen von Licht in einem gewünschten Muster auf einer Fläche in der Nähe des Leuchtenmasts, mit:

- einem Lichtleiter (12;72), der ein proximales Ende (24) und ein distales Ende (22) aufweist,

- einer Bereichslichtquelle quasi-kollimierten Lichts, die in der Nähe des distalen Endes (22) des Leiters (12;72) vorgesehen ist,

- einem Lichtverteilungselement (16;74), das von der Bereichslichtquelle weiter entfernt ist, wobei das Licht, das von dem Lichtverteilungselement (16;74) reflektiert wird, eine Fläche in der Nähe des Leuchtenmasts in einem genauen und vorbestimmten Muster beleuchtet,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Lichtverteilungselement (16;74) eine Lichtmaske (54,56;78,80) aufweist, die in der Lage ist, einen bestimmten Teil des Lichts, das von der Bereichslichtquelle abgegeben wird, abzudecken.

2. Leuchtenmast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtverteilungselement (16;74) ferner eine oder mehrere Linsen (58;84) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie das Licht, das die Lichtmaske (54,56;78,80) passiert, bündeln.

3. Leuchtenmast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtverteilungselement (76) ferner ein oder mehrere Reflexionselemente (86) aufweist.

4. Leuchtenmast nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionselemente (86) optische Brechungseigenschaften aufweisen.

5. Leuchtenmast nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (12;72) ein Wandelement eines transparenten Materials aufweist, wobei das Wandelement an einer Seite eine strukturierte Fläche und gegenüber der strukturierten Fläche an der anderen Seite eine glatte Fläche aufweist, wobei wenigstens ein Teil des Querschnitts des Wandelements in einer glatten, gekrümmten Kurve liegt, wobei die strukturierte Fläche eine lineare Anordnung von im wesentlichen rechtwinkligen gleichschenkligen Prismen aufweist, die Seite an Seite angebracht sind, wobei die vertikalen Seiten der Prismen einen Winkel von etwa 45º mit der Tangente der der strukturierten Fläche gegenüberliegenden glatten Fläche bilden, derart, daß ein vorbestimmter Teil des Lichts, das in den Lichtleiter (12;72) innerhalb eines annehmbaren Winkelbereichs eintritt, durch innere Totalreflexion zurückgehalten wird, wenn es sich vom proximalen Ende zum distalen Ende des Lichtleiters (12;72) ausbreitet.

6. Leuchtenmast zum Bereitstellen von Licht in einem gewünschten Muster auf einer Fläche in der Nähe des Leuchtenmasts, mit:

- einem Lichtleiter (102;174), der ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist,

- einer Bereichslichtquelle quasi-kollimierten Lichts, die in der Nähe des distalen Endes des Leiters (102;174) vorgesehen ist, und

- einem Lichtverteilungselement (104;180), das von der Bereichslichtquelle weiter entfernt ist, wobei das Lichtverteilungselement (104; 180) mehrere prismatische Elemente (112;182) aufweist, die relativ zueinander so angebracht sind, daß sie Teile der Bereichslichtquelle so ausrichten, daß eine Fläche in der Nähe des Leuchtenmasts in einem genauen und vorbestimmten Muster beleuchtet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die prismatischen Elemente brechende prismatische Elementen, brechend-reflektierende prismatische Elemente oder Kombinationen hieraus sind.

7. Leuchtenmast nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter aufweist: einen lichtdurchlässigen Monofilament- Kern, der aus thermoplastischen und wärmehärtbaren Polymermaterialien besteht, und der von einer Fluoropolymerhülse umgeben ist, die von einer Ummantelung aus einem Polymer umgeben ist, das auf den Fluoropolymer-Kern direkt extrudiert ist, wodurch der lineare Lichtleiter in der Lage ist, Licht in Umfangsrichtung quer zur Länge des Leiters abzugeben.

8. Leuchtenmast zum Bereitstellen von Licht in einem gewünschten Muster auf einer Fläche in der Nähe des Leuchtenmasts, mit:

- einem Lichtleiter (122), der ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist,

- einer Bereichslichtquelle quasi-kollimierten Lichts, die in der Nähe des distalen Endes des Leiters (122) vorgesehen ist, und

- einem Lichtverteilungselement,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Lichtverteilungselement aufweist:

- einen oder mehrere Hilfslichtleiter (130),

- ein oder mehrere Relexionselemente (126), um die Bereichslichtquelle in den einen oder die mehreren Hilfslichtleiter (130) auszurichten, und

- ein oder mehrere Reflexionselemente (132,135), die sich jeweils neben einem oder mehreren Lichtaustrittsöffnungen (133,135) befinden, die in dem Hilfslichtleiter vorgesehen sind,

-wobei das Licht, das von dem Lichtverteilungselement reflektiert wird, eine Fläche in der Nähe des Leuchtenmasts in einem genauen und vorbestimmten Muster beleuchtet.