DE7244296U - Leuchte, insbesondere Miniaturleuchte, mit großem Längen- zu Breitenverhältnis - Google Patents

Description

Dr. Max Schneider Dr. Alfred Eitel _Di_Pim_B Ernst Czowalla Z ;ίΧ PeterMatschkur _Di_Pi.phy..

85 Nürnberg 6, den 19. De Z. 1973 Könlgetraße 1 (Mueeumebrücke) Ferneprech-Sammel-Nr. 20 39 31

|7J Parkhaus Katharinenhof

mS rainitauo Auivioilaov

diess.Nr. 25 107/Ma-Rl

Firma W. Albrecht KG., 36 Bamberg, Kirschäokerstr.9

"Leuchte, insbesondere Miniaturleuchte, mit großem Längen- zu Breitenverhältns"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schaffung einer bandförmigen Leuchte, insbesondere Miniaturleuchte mit großem Längen- zu Preitenverhältnis.

Die Schaffung einer derartigen langgestreckten schmalen Leuchte entspricht einem erheblichen Bedürfnis der Fachwelt, die derartige Leuchten beispielsweise für die Beleuchtung eines langgestreckten Schriftfeldes von hinten, die Beleuchj tung der Skala oder eines Skalenze.igers eines Meßgerätes, die ] Beleuchtung einzelner Segmente einer Ziffern- oder Buchstabenanzeige, die Beleuchtung einer Reihe von Photozellen in Lochkartenlesern oder für die Beleuchtung der in Betrieb befindlichen Wege in einem Blockschaltbildtenötigt.

Deutsche Bank A. G. Nürnberg Nr. 03/30 688, BLZ 760 700 12 - Hypobank Nürnberg Nr. 156 / 274 500, BLZ 760 20214 Postscheck-Konto: 4wt4Uüjnbfrg_/Alr,J£L₁Oä-855 - Drahtanschrift: Norispatent

· «--TTfc v w L1,3.74

Zur Lösung dieser beleuchtungstechriischen Probleme existieren jjSdoeh bislang lediglich Notlösv.ngen- Beispielweise f?h+ ^°n von einer großflächigen Beleuchtung aus, aus der der gewünschte bandförmige Bereich ausgeblendet wird, was jedoch einem außerordentlich unwirtschaftlichen Einsatz der Lichtquelle bedeutet. Neben der Verwendung einer größeren Anzahl von in einer Reihe angeordneten Glühlämpchen oder von sogenannten Soffittenlampen, die jedoch zum einen nur in speziellen Abmessungen erhältlich sind und zum anderen sehr kostspielig sind, kann man, beispielsweise la Falle der Beleuchtung einer Reihe von Photozellen in Lochkartenleser!!; auch das Licht einer punktförmigen Lichtquelle sit Hilfe sines Lichtleiters aus einer Yif»l?-ahl dünner Glasfasern auffächern. Derartige Gebilde sinu aoer neben ihrer komplizierton Struktur sehr teuer und scheiden deshalb für die weitaus meisten Anwendungsfälle schmaler bandförmiger Leuchten von vorneherein aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, "im,ausgehend von dem Licht einer mehr oder weniger punktförmigen Einzellampe, bandförmige Leuchten zu schaffen, die einfach und billig hergestellt werden können und sich in einfacher Weise den jeweils gegebenen Anforderungen anpassen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäö der Erfindung vorgesehen_s daß in einen als Lichtleiter für von einer Lichtquelle über eine

Stirr.seite her eingestrahltes Licht wirkenden Stab aus Gl^s oder glasklarem Kunststoff einseitig Quernuten mit im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt eingebracht sind,derart, daß auf die ßegrenzungsflächen dar Quernuten auftreffendes Licht durch die gegenüberliegende Längsseite des Stabes austreten kann. Diese den Quernuten gegenüberliegende Längsseite bildet dann die eigentliche bandförmige Lichtque Ie. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß der Stab selbstverständlich nicht gerade zu sein braucht, sondern durchaus auch gebogen sein könnte, so daß die verschiedenartigsten Formen bandförmiger Leuchten erzielt werden können.

! In Weiterbildung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, daß ' der Kerlwinkel der Quernuten und der Brechungsindex desStabmaterials so gewählt sind, daß bei gegebenes Öffnungswinkel des eingestrahltem Lichtes einer Lichtquelle für den überwiegende·"! Anteil des auf die Begrenzuij^f lachen dor Quernuten auftreffenden Lichtes der Grenzwinkel der Totalreflexion überschritten ist. Diese Maßnahme ermöglicht die Schaffung einer besonders billigen bandförmigen Leuchte, da auf diese Weise Line umständliche, viel Sorgfalt erfordernde und dementsprechend teuere Verspiegelung entfälltj was gerade im Hinblick auf die erstrebte Ersetzbarkeit erfindungsgemäßer Leuchten auch für den Masseneinsatz in billigen Geräten von entscheidender Bedeutung ist.

Mit Vorteil besteht der Stab, der vorzugsweise rechteckförmigei. Querschnitt aufweist, aus Kunststoffmaterial mit einem möglichst

72AA2962U.74

großen Brechungsindex, insbesondere soll der Brechungsindex wenigstens gleich 1,42 sein, so daß der resultierende Grenzv/ink el der Totalreflexion bei 45° liegt. Dadurch läßt sich ein besonders großerAnteil der Lichtausbeute einer punktföraiigen Lichtquelle zur Abstrahlung in Form eines schmalen Lichtbandes ausnützen.

Ine vorzugsweise ein sägezahnförraiges Raster bildenden Quernuten des Stabes können je nach dem Anwendungszweck und je nach dem Cffnungswinkel der zurVerfügung stehenden Lichtquelle verspiegelt oder auch mit einer weißen, diffus reflektierenden Farbe überzogen sein. Die Sägezahnflanken sollen dabei mit der Stabachse vorzugsweise einen Winkel zwischen etwa 45° und 6Oo einschließen. Ein derartiger Stab besitzt damit drei Seiten, die mit Hilfe der Totalreflexion Licht in Richtung der Stabachse transportieren können und eine Seite, die L:cht in einem gewissen Winkelbereich senkrecht zur Stabachse reflektiert.

Mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle in Richtung der Stabachse wird infolge der seitlichen Abstrahlung der gerasterten Stabseite die Lichtintensität geringer. De- Intensitätsabfall pro Längeneinheit läßt sich durch folgende Konstruktionsmerkmale beeinflussen:

1. Den Kintrittswinkel des Lichtes in die Stirnseite des Stabes 'verschiedene mittlere Anzahl von lief lexi ο η em pro Längenein heit);

2. das Dicken- zu Breitenverhältnis des Stabquerschnittes (Verhältnis der in Stabachse zu der senkrecht zur Stabachse reflektierenden Oberfläche);

3. Verspiegelung der der Lichteintrittsseite abgelegenen Stirnfläche des Stabes(Angleichung der Helligkeiten am Anfang und Ende des Stabes unter Vernachlässigung der Absorpt i.onsverluste);

4. Ausbildung des Lichtleiters als Keil, wobei die Quernuten in eine der beiden Keilflächen eingebracht sind;

5. stetige Erhöhung der Sägezähne in der Fortpflanzungsrichtung des Lichtes.

Um eine handlichere Leuchte zu erhalten,bei der die eigentliche, meist als Glühlampe ausgebildete, Licht-quelle nicht koaxial zum Stab seitlich angeordnet zu sein braucht, kann in Weiterbildung der ErCindung an einer Stirnfläche desStabes ein Umkehrprisma angesetzt, vorzugsweise angeformt, sein, so daß die Glühlampe unterhalb der lichtemittierenden Fläche des Stabes angeordnet werden kann und somit eine enge Aneinanderreihung mehrerer Stäbe möglich ist. Zu diesem Zweck kann der Stab mit Vorteil am einen Ende abgewinkelt und die Knickkante durch einen ebenen Schnitt abgeschrägt sein, wobei die dab^i entstehende, das Licht umlenkende Schnittfläche mit Vorteil verspiegelt ist, insbesondere in Fällen, in denen der Brechungsindex des Stabmaterials nicht allzu groß ist. Selbstverständlich könnte der Stab mit Ausnahme der

Lichtaustrittsflache allseitig verspiegelt v/erden, vas zwar einerseits einen erhöhten Fertigungsaufwand bedeuten würde, aufder anderen Seite aber die Verwendung einer wesentlich größeren Vielzahl von Materialien zulassen würde, insbesondere könnte man dann das Stabmaterial ausschließlich unter dem Gesichtspunkt der geringen Lichtabsorbtion auswählen, während es gleichzeitig nicht so sehr auf einen hohen Brechungsindex mehr ankommt.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung, die insbesondere für den Einsatz der intensiven Beleuchtung einer Reihe von Photozellen geeignet ist, ergibt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß den Quernuten des Stabes domförmige» als Bündelungslinsen wirkende, Erhebungen der gegenüberliegenden lichtabstrahlenden Fläche des Stabes gegenüberliegen.

Darüberhinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, daß eine erfindungsgemäße einseitig gerasterte Stabanordnung mit eine r vorzugsweise als Min.iaturglühlampe ausgebildeten Lichtquelle zu einer Baueinheit vereinigt ist.

Um das für die exakte Lichtleitung im Stab erforderliche Überschreiten des Grenzwinkels der Totalreflexion für praktisch sämtliche eingestrahlten Lichtanteile erfüllen zu können, ist es vorteilhaft, wenn in ve iterer Ausgestaltung der Erfindung eine das Licht der verwendeten Punktlichtquelle in eine Vorzugsrichtung abstrahlende Bündelungseinrichtung, insbesondere ein Parabol- oder zylindrischer Stufenspiegel, vorgesehen ist.

Die in dor Praxis üblichen Lichtleitstäbe bestehen in nahezu allen Fällen aus einem Ken mit hohem Brechungsindex und einem dünnen Mantel mit geringem Brechungsindex. Die "lichtleitende¹¹ Totalreflexion erfolgt dabei an der Grenzfläche dieser beiden Materialien, so daß der Gesamtlichtleiter gegenüber der Außenwelt optisch isoliert ist. Diese Schutzmaßnahme ist bei den erfindungsgemäßen, möglichst einfach ind tillig herzustellenden, Kun.ststoff-Forjiteilen. in der. meisten Fällen nicht möglich, so iaß dafür Sorge getragen werden muß, daß beim Einbau kein großflächiger optischer Kontakt mit dem Gehäuse entsteht. Dies kann beispielsweise durch Vorsehen schmaler vorspringender Stege des Stabes geschehen, die dafür sorgen, daß beim Einbau die übrigen Stabflächen in Abstand von angrenzenden Gehäuse- oder Halterungsteilen gehalten sindj wobai diese Stege auch auf den Stab klemmend aufsetzbare Klammern sein können. In diesem letzteren Fall kann vorzugsweise an der Aufsprengstelle der Klammern eine Statverspiegelung vorgesenen sein, so daß auch dort kein Licht verloren gehen kann,

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an Hand der Figuren der Zeichnung. Dabei zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einseitig abgewinkeltem Stab und

Figur 2 eine nerspektivischeAnsicht einerVorr..chtung mit angeformten Bündelungslinsen.

/)ie Fip;ur 1 zeigt einen vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Stab 1 mit rechteckförmigem Querschnitt, dessen obere Längsseite <?. unter .bildung der gewünschten LeucriLüanuijLäfJue als Liuiitäustrittsfläcne dienen soll, wozu die ihr gegenübeäiegende untere Längsseite 3 mit einer eine rasterförmige Zähnung bildenden Quernuten 4 versehen ist und die Neigungswinkel der Begrenzungsflächen 5 der Quernuten 4 zur Stabachse zwischen etwa 45 und liegen. Die der nicht dargestellten Lichtquelle abgelegene Stirnseite 6 des Stabes ist verspiegelt, so daß kein Licht durch diese Stirnfläche austreten kann.

An der Lichteintr-ittsseite ist der Stab 1 abgewinkelt, wobei der abgewinkelte Teil 7 eine vorzugsweise unter 45 abgesehr-äg'te und mit Vorteil ebenfalls verspiegelte Schnittfläche 8 bildet, an welcher das im wesentlichen in Richtung des Pfeils 9 durch die untere Stirnfläche 10 einfallende Licht umgelenkt und im wesentlichen in Richtung der Stablängsachse in den gerasterten Stab eingestrahlt wird. Der Öffnungswinkel des einfallenden Lichtes ist so gewählt, -"aß auch für die am stärksten gegen die Stabachse

Lichtanteile der Grenzwinkel der Totalreflexion beim ..en auf die Fläche 2 bzw. die dazu senkrechten Seltenen 11 und 12 überschritten ist, so daß lediglich an den £>egrenzungsflächen 5 der Quernuten 4 reflektierendes Licht mehr oder weniger senkrecht durch die die bandförmige Leuchte bildende Fläche 2 austreten kann.

Bei der Anordnung nach Figur 2, bei der die Lichteinstrahlung direkt in die eine Stirnfläche 13 des Stabes 1 erfolgt,liegen dsn Quernuten k jeweils domförmige Erhebungen i4 der Lichtaustrittsfläche 2 gegenüber, durch welche die von den Begrenzungsflächen 5 der Quernuten nach oben ref?.ektierten Strahlungsanteils stärker in Richtung der Pfeile 15 gebändelt werden, so daß sich auf diese Weise mit nur einer einzigen Lichtquelle eine Anordnung ergibt, die einer derAnzbü.I der domförmigen Erhebungen 14 entsprechenden Anzahl von Glühlampen (mit vorgesetzten BUndelungslinsen) entspricht.

Claims (11)

- 10 Schutzansprüche;

1. Vorrichtung zur Schaffung einer bandförmigen Leuchte mit großem Längen- zu Breitenverhältnis,dadurch gekennzeichnet, daß in einen als Lichtleiter für von einer Lichtquelle über eine Stirnseite her eingestrahltes Licht wirkenden Stab (i) aus Glas oder i'ilesklarem Kunststoff einseitig Quernuten (4) mit im wesentlichen dreieckförmjgpm Querschnitt eingebracht sind, derart, daß auf die Begrenzungsflächen (5) der Quernuten (4) auftreffenies Licht durch die gegenüberliegende Längsseite 2 des Stabes (1) austreten kann.

2. Vorrichtung nach 'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel der Quernuten (4) und der Brechungsindex des Stabmaterials so gewählt sind, daß bei gegebenem Öffnungswinkel des eingestrahlten Lichtes einer Lichtquelle für den überwiegenden Anteil dss auf die Begrenzungsflächen (5) der Quernuten (4) auftreffenden Lichtes der Grenzwinkel derTotalreflexion überschritten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Stab (2) aus Kunststoffmaterial mit einem großen ,brechungsindex, vorzugsweise η *1,42, besteht.

4. Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet,daß der Stab(1)reohteckförmigen Querschnitt aufweist.

5. Vorrichtung nach einem ier Ansprüche 1 bis 4, dadurch ^rKennzeichnet, daß an einer Stirnfläche des Stabes (1) ein Umkehrprisma (7, 8) angesetzt, vorzugsweise angeformt; ist.

6, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekermdzelehnet, daß der Stab (1) am einen Ende abgewinkelt und die Knickkante durch einen ebenen Schnitt (8) abgeschrägt ist.

7.Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfläche (8) verspiegelt ist.

S. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeieb ;t, daß die der Lichteintrittsseite abgelegene Stirnfläche (6) des Stabes (1) verspiegelt ist.

9» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bit; 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (1) mit Ausnahme der Lichtaustritcsfläche allseitig verspiegelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Quernuten (4) des Stabes (1) domf örrni.-e ,als Bündeiungslinsen wirkende,Erhebungen (14) gegenüberliegen.

11. Vorrichtung nach einem der Anr.orüohe 1 bin 10, dadurch g?kennzeichnet, da.i sie mit eine r, vorzugsweise als I-lini a tür glühlampe ausgebildeten,Lichtquelle zu eine'" Baueinheit vereinigt ist.

^xjQ:TicftZunr nacii einoin der Ansprache 1 bi.· 11 . rre .inm?pi r.hnpt. durch e? ine das Licht einer verwendeten Pun I: Ll ich tnuelle in 'i._L:. .■ Vorzut/'srichtung abstrahlende Bündeluii^seinrlchtun^, insbesondere einen Parabol- oder zylindrischen 3tufen.^c:p i.egel.